20年前,“人類基因組計劃”繪制完成人類基因組完成圖。中國作為唯一參與的發展中國家,承擔了約1%區域的測序任務,這部分也被稱為人類基因組計劃“中國卷”。
如今,這1%的助推力日益凸顯。6月26日,“中國卷”繪制完成20年后,當年作為主要參與者的華大集團在深圳建起集納多學科人才的“華大時空中心”,并通過10年努力使中國成為全球第二個掌握生物經濟時代核心工具——臨床級高通量測序儀的國家,支持國內外科研機構進一步共同破譯生命密碼。
從跟跑到領跑,華大在人類基因領域研究的歷程,也是中國走向科技自立自強的縮影。
(資料圖片)
跟跑,也要跑得快
華大集團真正進入生命科學的“時間條”,可以追溯至1990年的人類基因組計劃。彼時,美國啟動人類基因組計劃,希望聯合英、日、法、德等國,用15年完成人體23對染色體30億個堿基對的測序任務,繪制出4張圖:遺傳圖、物理圖、序列圖、轉錄圖。
1993年12月,我國國家自然科學基金委員會批準實施“八五”重大項目“中華民族基因組中若干位點基因結構的研究”,基因組進一步進入中國科學家的視野。1999年9月1日,人類基因組第五次戰略討論會在倫敦召開,正式接受中國加入人類基因組計劃。根據分工,美國承擔53.7%的測序任務,而中國承擔約1%。同月,北京華大基因研究中心在北京順義區空港工業區的一幢小樓里成立。
時任北京華大基因研究中心執行主任、現任華大集團董事長汪建回憶,當時都知道基因組計劃山高水深,肯定是件偉大的事情,在歷史的長河中,有中國的名字,挺好的。
跟跑開始了。除國家自然基金委、科技部等支持外,參與支持人類基因計劃的中國組成員于軍、楊煥明、汪建等人自己籌資買回10多臺國外測序儀和軟件系統,并從科研院所和高校招募到100余位工作人員。
不到一年,中國科學家就繪制出了人類基因組計劃“中國卷”草圖。
時任中科院主要負責人表示,這向全世界證明:我國雖然是發展中國家,但有一批杰出的科學家,站在國家科學事業的高度,不畏艱難,頑強拼搏,聯合攻關,完全有能力躋身于國際生命科學前沿。
跑得速度越來越快。2001年6月26日,人類基因組研究項目負責人弗朗西斯·柯林斯宣布人類基因組序列草圖繪制工作完成,比原計劃提前4年。
“是把一個夢變成了現實。”華大集團CEO尹燁說,當初“圈下”1%的中國科學家和現在的華大核心管理團隊都處于40多歲的年紀,“我一直問自己這個問題,下一代到底能不能比肩,甚至超越上一代?”
答案是肯定的。
面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,當年的1%為后來的基因組學研究打下了堅實基礎。
領跑,從有了“自己的槍”開始
2007年,看到技術迭代巨大前景的汪建等人決定離開北京,南下深圳。華大與深圳市達成3-5年不問GDP,不問稅收,只問科研產出的約定。
然而到了2012年前后,中國科學家在人類基因組領域的科研工作遇到瓶頸。汪建解釋:“儀器和配套試劑耗材在人家手里,價格居高不下,我們沒法做。”
一個當初看似不可思議、后來被譽為先見之明的決定發生在2013年。那時,華大被全球最大測序儀公司“卡脖子”,不得不另辟蹊徑,開始做自己的測序儀。
汪建告訴華大的年輕人,過去大家做了那么多“生命天書”破譯工作,用的是別人的測序儀,是“扛洋槍”。只有創造出國產的高通量測序儀,有了自己的“槍”,才能真正打破“卡脖子”的局面。
“這是我們需要跨過的一道非常重要的坎兒。”華大智造高級副總裁倪鳴從2013年起一直參與測序技術的研發,“測序是較難攻克的技術,從生化到硬件到算法,技術開發跨度之大,需要多學科協同攻關,所有的底層核心技術都要自己開發”。
300多人從零件開始,構建了一個新的技術體系。2014年,最初的原理樣機搭建成功。2015年,第一款國產測序儀發布,但離當時的世界領先水平仍有一定差距。后來,工程細節不斷優化,儀器的一些指標能夠追平世界先進水平。
“可以說,測序儀核心部件已經實現了自主化。”倪鳴介紹,如今,華大智造研發的最新款測序儀與全球同類產品相比,相同的通量下,測序速度最快;相同的測序精度下,通量最高,成本最低。“這一工具目前已實現全球引領。”
在華大集團董事、執行副總裁梅永紅看來,華大在基因組領域底層技術的突破,除了對整個行業產生影響以外,也為健康中國戰略提供支持,它的意義遠遠超過華大本身。
梅永紅曾任科技部政策法規與體制改革司司長,他表示:“科學不是一個人、一代人能夠完成的,它是一個不斷接續的過程,是一場永無止境的長跑。在這個過程中,怎樣能讓更多的知識、技術、人才匯集起來,聚沙成塔,對科學發展至關重要。”
在一個共同的大目標下接力長跑
人類基因組“中國卷”的消息直接影響了當時還是中學生的金鑫選擇走生物科學研究道路。如今,他已是華大生命科學研究院群體基因組學領域首席科學家。
2009年,金鑫作為華大與華南理工大學聯合創辦的創新班首屆學生來到華大。彼時的華大坐落在深圳一處工業園區,辦公樓由鞋廠改造而成,員工沒有單獨的辦公室,包括高管在內的所有人都坐在開放的工位上。
在華大,員工平均年齡約為31歲,年輕研究者將80%的精力集中在大目標下的研究領域,20%可以用來“天馬行空”。
2019年,華大生命科學研究院時空工具主任科學家廖莎用這20%創造出了“無限的可能”。
時空組學技術的想法被同事陳奧最初提出時,廖莎手頭還在忙其他的研究,只用這20%來探索新技術。未知吸引著廖莎不斷挑戰,而后她全身心投入,成為時空組學項目的研發負責人。
時空組學被業內評價為“超廣角百億像素生命照相機”,能夠實現器官和生命全景分子細胞圖譜的繪制。
在廖莎看來,研究生命發展全周期從0到1的過程是個“黑匣子”,有許多未知的路線。在黑暗中摸索時,她也常常遇到崩潰時刻,深夜睡不著覺,在腦海里復盤技術問題,“你需要度過這些黑暗時期,相信肯定能抵達1,并且這個1,未來能承載無數個0”。
“華大沒有絕對的權威,任何人都可以對某個技術方向或者某個科學問題提出質疑,這里允許充分的爭辯、討論,不以資歷、學術地位論短長。”梅永紅說。
每個科研項目在立項前都要通過華大倫理委員會的評審,其成員除了醫生、律師等專業人士外,還有普通市民,附近的打印店老板也會來聽每月兩次的項目討論會。
“我們不是為了說出去炫技,而是真正瞄準切實的廣泛的民生需求。”倪鳴表示。不管是腫瘤篩查、出生缺陷篩查,還是傳染病防治等,基因科技越來越多地應用在老百姓身邊。
時代呼喚民營企業家譜寫新的創業史。在華大基因首席執行官趙立見看來,讓前沿科技真正服務于民生需求需要破除技術、教育、經濟、倫理法律存在的壁壘,加強科技創新和研發,同時建立健全的倫理準則和法律法規,保護公眾隱私。
汪建認為,新時代的大國創新,最主要的是要有正確的戰略目標,“如果說物質科學已經是以大科學為主導,生命科學的大科學才剛剛起步”。
中青報·中青網記者 張藝 見習記者 尹希寧 來源:中國青年報
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