两年前,当数学家兼生物学家埃里克•兰德(Eric Lander)来到以色列出席创新会谈时,他在会议间隙向《以色列时报》描绘了科学家完成人类基因排序的过程,而科学家现在正在绘制人体“线路图”,展示这些部件共同作用的机理。

最近回到以色列参加第三届布罗德研究所年度会议的兰德对自上次到访以色列后科学家取得的“惊人”进步津津乐道,尤其是在他称为“新基因组”的单个细胞研究领域。

作为人体基因组工程的发起人之一,兰德致力于研究人体如何工作以及如何更好地工作的机理。为了强调这项工作对我们所有人的重要性,笔者以“你的生活将因这个男人的工作而改变”的标题大力宣传了2013年对他的采访。他表示,科学家在过去两年的成绩主要在从最基本的水平即单个细胞出发研究我们人类是由什么组成的,在了解、观察和治疗困扰我们的疾病方面会给我们带来极大的潜在效益。

现年58岁的兰德是哈佛大学和麻省理工学院布罗德研究所的创办人和负责人,该研究所致力于把人类基因组研究成果运用到医药领域。他这次回来以色列是为了参加“第三届布罗德-以色列科学基金会细胞电路研讨会”,而此次研讨会汇聚了布罗德研究所、哈佛大学以及以色列高校走在人类基因组研究以及医药应用前沿的专家和学生。

埃里克•兰德(图:Tony Cenicola/纽约时报)

埃里克•兰德(图:Tony Cenicola/纽约时报)

布罗德研究所和以色列的合作有效利用了以色列科学领域结合生物和信息技术技能的强大能力,同时鼓励以色列和美国人才在越来越多的合作项目中进行开拓创新,所有这些项目都是为了加快我们抗击癌症、阿兹海默症、糖尿病以及其他疾病的进程而设立的。

兰德在解释单细胞研究取得神速进展时表示,就在最近两年,科学家还只能获取细胞结构“仿佛加了一层滤镜的低分辨率图像”。他们压根不知道人体内到底有几种不同的细胞,而且也无法分辨不同细胞间的差别。

“过去我们有一种混合大图片,就好像一杯‘水果奶昔’。”兰德用了另外一个比喻好让笔者这个非专业人士理解,“现在由于具备了新的实验技术,新的DNA排序算法,取得了新的进步,我们也有了研究单个细胞的能力。以前需要40年的工作才能识别视网膜细胞,即眼睛后部的区域,现在只需要一个下午就能完成。”他又举了一个例子来说明。

那我们为什么要关心这个呢?兰德对此充满希望,他表示是因为“进行单个细胞的分析、识别每种细胞及其状态的能力最终会在这个领域掀起一场革命,相当于一种具备惊人功能的新型显微镜。”而且是一种拥有巨大潜力可改善我们健康的显微镜。

具体有哪些例子呢?过去的时候,也就是直到几年前,科学家还难以理解肿瘤的组成是什么。肿瘤有哪些共同遗传特征?如何能最有效地对付肿瘤?“现在我们已经能看出肿瘤的共同特性,识别细胞种类、不同细胞所占比例及其机理。”他说,“这对我们的健康有着重要影响。”

“你想消灭肿瘤?行,或许我们可以针对某种细胞进行治疗。我们此前并不知道可以这么做。现在我们可以对数种不同的细胞试验同一种疗法。”

换句话说,该新型显微镜可以让我们准确了解疾病,而这是以前从未有过的。“它让我们知道需要解决哪些问题。”

兰德一边试着从历史角度叙述最近取得的显著进展一边表示:“想象一下大体解剖学之前的医学领域。随后又有了解剖学,于是你可以说出体内有哪些器官。后来你可以开始在肺里或心脏看到生病的地方。嗯,这就是终极解剖学,将会应用到每种药物中。如果两年能成功也是不错的。我们上次见面的时候该技术根本就还不存在。”

兰德提出另一个获得快速进展的领域就是“准确编辑”人体细胞基因的能力,在治疗特定疾病方面有着巨大的潜力。仅在两年前,布罗德研究所研究人员张锋(Feng Zhang)发明了这项利用CRISPR-Cas9基因进行编辑的强大基因编辑技术,能在任意位置切断基因,实现基因编辑。

布罗德研究所一名以色列研究人员已发表一篇关于基因编辑的论文,主要内容是对两万个基因进行“编辑”,从而发现对特定种类癌症细胞至关重要的基因,其实就是发现这些癌症的致命弱点。

这些进展或将在改变人体基因库以及打造更健康人类甚至超级人类方面开启无限可能。他承认:“现在出现了通过编辑胚胎DNA改变我们基因库的说法,大家正在讨论这个问题。”

随后他补充道:“我不敢保证这个想法是好的。人种改良对社会的效果并不是太好。况且,出于某个目的改变DNA可能会造成无法预料的后果。”

随着遗传图谱越来越经济越来越先进,这些进展明显具有积极一面的是能够分辨易患阿兹海默症、早发型癌症以及其他许多疾病的基因。(他表示现在个人基因组图谱的花费大约是3000美元。)

在某些情况下,遗传信息对父母来说非常重要。“今天,医生能为两位即将步入婚姻殿堂的新人进行一些可导致疾病的基因突变检查,看看他们的后代是否会遗传这些疾病。将来你还可以检查更多疾病。”

兰德强调,由于以色列强大的信息技术及生物科学行业,布罗德研究所和以色列的合作成果尤其显著。他表示:“以色列就是这些技能组合的交汇点。”

他补充道,以色列持续紧张的公共医疗体系实际上把电子医疗记录做得非常好,“已有20年的历史”,这也让其能够抓住机会,利用可供利用的新进展。“我们将在接下来的十年里收集大量信息,发现这些新进展的最好用途。我们还将对疾病风险以及介入可能性进行评估。”

要实现上述目标,我们需要有开创性思维的科学家和有用的数据。兰德表示,和美国一样,以色列两样都有。