DNA測序：命中疾病“靶心”

日期：2011-12-28 09:49:50

DNA測序從研究領域進入醫學應用的時機已經成熟，以基因測序為基礎的個性化治療的有效性，足以讓人激動不已并為之付費。

在911事件過去近十年之后，今年5月1日，美國海軍特種作戰強化大隊在巴基斯坦首都伊斯蘭堡附近阿伯塔巴德市一處建筑中擊斃了本拉登。除了震驚之外，很多民眾好奇美軍是如何確定本拉登的身份。5月2日下午，美國總統國土安全與反恐助理布倫南表示，DNA檢測結果證明“該尸體和本·拉登本人達到99.9%的匹配率”。

這里使用了美國生命技術公司（Life Technologies）提供的基因測序技術，美軍和美國中央情報局首先提取拉登的DNA，然后再將DNA與來自拉登家人的DNA參照樣本對比，隨即就能得出結果。

鑒定死者身份，對于基因測序技術來說，只不過是牛刀小試。這種技術擁有極為廣闊的商業前景，在基因組科學的推動下，一場新的商業革命正在發生。

科學家們認識到包括癌癥在內的疾病與基因之間存在緊密聯系，作為基因研究的分子基礎，基因的堿基序列（即DNA序列）的測定開始受到重視。

而這也是如美國生命技術公司這類企業的市場和空間所在。該公司是一家致力于改善人類生存環境的全球性生物技術公司，由兩家美國公司Invitrogen和Applied Biosystems于2008年11月合并而成。Invitrogen公司是為多種基因測序應用平臺提供試劑和耗材的一流供應商，Applied Biosystems公司更是十年前就開始為人類基因組工程提供設備保障。

隨著DNA測序在醫學研究乃至醫療診斷中的應用正變得越來越重要，越來越多的大公司開始蜂擁進入DNA測序市場。測序市場的擴張來自于測序技術的突飛猛進所引領的測序設備的革命。5年前，為人類基因組60億對堿基測序的費用為100萬美元。但如今，這個數字大概僅為1萬美元，而且精確度更高。

DNA測序費用下降伴以測序精度的提高，可與電腦微處理器的歷史發展趨勢相媲美。“基因測序領域是世界上推進速度最快的一個領域，大家所熟知的半導體行業的‘摩爾定律’指出每兩年達到翻一番的進步，但是在基因測序領域我們的速度是每兩年4倍的進步。”美國生命技術公司CEO盧瑞格（Gregory Lucier）說。

在這個發展迅速的新興市場上，美國生命技術公司并非唯一的玩家，它強大的競爭對手包括Illumina公司、太平洋生物科技公司（Pacific Biosciences）以及完整基因組公司（Complete Genomics）等。美國生命技術公司期望通過收購來贏得競爭優勢。2010年，美國生命技術公司以總計7.25億美元的現金加股票收購近來備受追捧的DNA測序技術創業公司Ion Torrent公司，以期在競爭中掌握殺手锏。

對于此次收購，盧瑞格解釋說，“Ion Torrent所擁有的技術和專利在歷史上第一次實現了將化學的世界和數字的世界結合起來，也就是在一塊半導體芯片當中將化學的信號轉化為數字的信號。”Ion Torrent的這一技術不僅極大的降低了測序設備的生產成本，而且縮短了測序時間，有利于新解碼設備的大規模量產。

這一技術的革命性意義在于，目前大多數基因測序設備生產廠商的主要客戶都是各種研究機構，并不直接針對公眾和消費者，而Ion Torrent的技術使得基因測序變得廉價而普及，有望從實驗室走向大眾。

盧瑞格表示，在不久的將來（1-2年內），Ion Torrent將能夠幫助我們在2小時之內，低于1000美元的費用，實現人類基因組的讀取。要知道，過去DNA測序需要花費50萬美元，甚至更多。

Ion Torrent推出的第一款產品的價格只有大型設備的1/10，主要用于小型的、目的明確的解碼實驗，例如細菌基因測序。這款產品的名字叫“個人化操作基因組測序儀”（Personal Genome Machine，簡稱PGM）。PGM擁有良好的可擴展性，并且非常簡單和快速，一般兩個小時之內就能夠得出結果。PGM在推出后的兩周內就收到60余個訂單。

測序設備的成本不斷下降和技術不斷提升意味著DNA測序從研究領域進入醫學應用的時機已經成熟。

2011年6月15日，美國貝勒人類基因組測序中心發布一份報告稱，貝勒大學醫學院的研究人員和相關專家通過對一對雙胞胎和他們的哥哥、父母的全基因組測序并進行對比分析，找到了引起這對患有多巴反應性肌張力障礙疾病的突變基因，從而使醫生能夠對他們的病癥進行針對性的治療，并取得了良好的效果。這對雙胞胎的父親正是美國生命技術公司公司首席信息官。

除了罕見病之外，市場更為廣闊的是癌癥腫瘤的治療。腫瘤實際上是基因組改變的一種疾病，即使是同樣的癌癥也可能由不同的基因突變所造成。基因的差別讓患者對治療藥物有不同的反應，因此需要個體化的醫療方式來對不同的病人進行區別對待，針對每個個體的不同特性來制定方案。采用分子靶向技術治療癌癥的個體化治療手段已經被醫學界廣泛接受。

在今年7月份的一次基因測序臨床應用研討會上，江蘇省中醫院病理科主任醫師賴仁勝教授表示，常見惡性腫瘤使用基因測序和靶向藥物治療效果最明顯。目前癌癥化療總體有效率在30-40%左右，而通過基因測序篩選出獲益病人，有效率可以提高到80%。一旦找到突變基因，就可以用靶向治療，甚至患者的愈后評估也可以采用基因表達的手段。

此外，基因測序還將影響藥物研發的格局。基因科學在制藥科學中的應用首先是尋找藥物作用的靶點。通俗的說，藥物對人體發生作用，肯定是和人體中的什么東西產生作用，這就是靶點。“靶點”包括各種基因位點，還有各種蛋白質。所有的藥物都有“靶點”，幾千年前就開始用的藥也是如此。

現在，制藥業開始從“對癥下藥”變成了“對靶點下藥”。比如有一種叫GPCR的蛋白質，與人體中的很多活動，比如視覺、嗅覺、神經傳導、情緒反應都有關。目前世界上20種最暢銷藥物中，有12種藥物以它為作用靶標。

據美國生命技術公司大中華區總裁Kadia博士介紹，美國生命技術公司進入中國市場20年，其產品廣泛應用于基礎研究、醫療衛生、疾病控制、食品安全以及刑偵及犯罪調查等領域。除了眾多研究機構和醫院使用之外，公司的各類診斷儀器和試劑還被用來確診H1N1、乙型肝炎病毒等傳染病的DNA，以及用于奧運會和世博會提供食品安全監測、為公安部打拐專項行動提供DNA鑒定設備和試劑盒等等。

基因測序的市場不僅限于醫藥行業，還包括諸如材料科學、生物燃料（石油的替代品）以及產能更高的種植業和畜牧業等領域。甚至有合成生物學專家在討論用該項技術制造家具和建造房屋，這比目前的塑料和混凝土更利于環境。