中國科學院生物物理所研究院陳潤生院士在2018年全國功能基因組學高峰論壇上作報告

上個世紀七十年代，生物化學家 Frederick Sanger 完成了世界上第一次全基因組測序——噬菌體 phiX-174 由 5375 個堿基構成的遺傳密碼就此出現在世人眼前，這也標志著第一代 DNA 測序技術從此誕生。時至今日，DNA 測序已經發展到了不需要 PCR 擴增、能夠一次性讀取上萬個堿基的第三代——它成為了推動當代科學發展的重要力量，也發展成了生物技術領域內最熱門的一項產業。

隨著測序技術的發展和大數據分析手段的完善，學界和業界一方面能夠獲得海量遺傳信息用于學術研究和產業應用，另一方面也面臨著新事物帶給他們的挑戰：爆發式增長的組學和大數據研究是否會顛覆生物醫學領域的研究模式？如何保護和利用好我國龐大豐富的遺傳資源？飛速發展的測序行業，未來和機遇又在何方？

帶著這些問題，“科研圈”參加了由北京百邁客生物科技有限公司承辦的第五屆全國功能基因組學高峰論壇，并在會后對生物信息學家、中國科學院院士、中科院生物物理所研究員陳潤生進行了專訪，與他一起聊了聊大數據時代下，生物醫學研究者和從業者們所面臨的機遇和挑戰。

陳潤生院士接受記者采訪

記者：在大數據時代，精準醫學的發展會越來越快，整個醫療體系和醫學研究都將會面對重大變革，對于醫生和醫學研究人員來說，他們怎樣適應這種變革、抓住新的機遇？

陳潤生：隨著近年來組學研究的發展，包括遺傳密碼破譯，一定會對生物醫學研究造成巨大的沖擊，而這個沖擊一定會促進學科發展，從而能更好地為疾病的診斷治療服務。在這種情況下，社會中的每個人都會面對這種變革，當然也包括醫生。我認為一方面，醫生當然要適應科學發展的新趨勢，增加自己對新領域的了解，提高自己在這方面的認知，學習跟它相關的一些技術方法，這是必要的。

但是另外一方面，作為在大數據研究一線挖掘數據、獲取知識的從業人員，為使用者帶來更方便的使用體驗，比如給用戶提供更好的操作界面也是他們的責任。可視化是一個把復雜的、抽象的東西展示在用戶面前的好辦法。所以業界對復雜大數據做出的可視化服務，都值得鼓勵和推薦。百邁客公司的云平臺就是一個商業化的例子。所以我相信在未來面對精準醫學等新事物的時候，在明確它會給社會帶來有利影響的前提下，大數據研究者們也應當為醫生、為社會大眾提供更友好的工具和界面，讓他們能夠理解和接受。只要大家共同努力，我相信新的事物會順利融入到各個方面，醫生們更好的能利用這個新事物為臨床服務。

記者：那大數據和精準醫學的發展，會不會讓醫生們失業呢？

陳潤生：醫療的發展和進步應當是大家共同努力完成的，醫生有他自己的工作范圍和技術，這不可能被一個簡單的命題或方法代替。

 IBM 的商業人工智能 Watson 計劃遇到了困難、遭到了批評，就是因為他把他的能力擴展到了技術沒有發展到位的地方去，這無法帶來有意義的使用效果，所以當然就會受到多方面的批評。目前的大數據、精準醫學，包括人工智能的發展，它給人提供了更好的工具，但這個工具不是萬能的，我們不能讓它走向取代人類的極端。

記者：對于生命科學研究來說，大數據時代也改變研究人員的實驗方式：現在以數據挖掘為代表的干實驗比例顯著增加，而傳統的從生物樣本中獲取材料進行檢驗分析的濕實驗的主導地位似乎受到了“威脅”。我們應該如何看待干實驗和濕實驗在科研活動中的重要性？在青年人才培養方面，該如何順應時代做出調整呢？

陳潤生：干實驗和濕實驗歷來在科學發展中都是相輔相成的。生物醫學研究的常見模式，是把大量濕實驗總結提升，用“干”的形式把它固定下來。可能在一段時間里，干實驗比重會比濕實驗的比重高，而在另外一些情況下則相反，但這并不是本質問題。兩者都是科研過程中被需要的方法，這才是重要的。

每個時期科學都在發展，新的學科不斷出現，舊的學科在融合，所以交叉融合創新永遠是學科發展的方向。因此需要每一個人去重視科學發展自身的規律，它是一個永恒的命題。所以年輕人當前一定要適應學科交叉、發展和創新的態勢，在這樣的態勢下提高自己。不要總是追求靜態的東西，基礎會打得厚一點牢一點，這對將來從事頂尖的工作和研究，當然是更有利的。金字塔只有底層打得好，塔尖才能弄得高。所以交叉融合創新是任何一個年輕人都應當考慮的問題，

記者：現在與國際同行的交流與合作是個司空見慣的事情。但是人類遺傳資源數據是個比較敏感的話題，我們應該如何應對由此帶來的數據安全問題？

陳潤生：對于遺傳資源的認識和保護，隨著科學的發展，其內涵也應當有所變化。過去我們比較注意的主要是那些濕的資源，比如說血樣、種子等等。但是隨著組學的發展，由那些濕的資源派生出來的組學大數據這類干的遺傳資源越來越多。因此數據的地位越來越重要，舉個例子，如果整個基因組都是可以合成的，那么生物樣本就不必要了，有數據就能把這個資源握在手中。所以隨著生物醫學大數據的發展，遺傳資源的含義也在逐漸的向干數據遷移。在這種情況下，我們保護范圍和保護的政策法規也應當有適應性的變化。

如果我們每個人的遺傳信息都以完全保密的形式存在，可能不利于某些疾病的診斷治療。但是如果沒有任何約束和限制，將來會可能會造成遺傳資源的丟失。這就要求我們既要保護每個人的知情權，包括在疾病和醫療情況下對于組學數據測量的需求；又要保護整個國家、民族、地區的資源不流失，這兩者之間如何做到恰如其分，做到更科學更客觀，需要仔細考慮。據我所知，目前我們國家在這方面的立法可能還有待完善。目前整個大環境中各種組學數據快速增加，什么樣的資源保護方案才是客觀的、可行的，是一個刻不容緩、亟待解決的問題。

記者：目前，第三代測序技術飛速發展，它擁有更低廉的成本，也引領著整個行業的革新，Nanopore，Pacific Bioscience 等公司就是其中的代表。對基因測序行業以后的發展，您怎么看？

陳潤生：測序技術發展非常快。從上世紀 90 年代到現在，測序能力提高了幾百萬倍，這推動了社會對整個組學研究進展的認知，它也會對生物醫學研究產生巨大推動作用。所以以后依然會被人們所關注。

目前最新的三代測序技術，擁有一些大家明顯可以感覺到的巨大優勢，比如讀長通常可以達到百萬數量級。這讓過去在二代測序中出現的一些組裝拼問題能夠得到根本的解決。但是三代測序依然存在缺點，比如它的測序錯誤率高，有些時候可以達到 15%，這在一個需要精確使用基因序列的場景中——例如疾病診斷——顯然是不能滿足使用者的需求的。因為很多情況下某一個點突變就能導致腫瘤的發生，15% 的錯誤率造成的后果可想而知。所以三代測序技術還有發展的空間，它既有明顯的優點，也有明顯的缺點。同時，它促使組學研究產生了極大的進步，所以仍然會獲得廣泛的關注，擁有廣闊的發展前景。

此外，通過測序獲取的海量數據如何進行挖掘和解析，也是測序行業發展的一個重要方面。比如我們需要發展好的平臺、工具和方法，然后從大數據中獲得跟疾病、健康相關的知識，這可能會成為未來組學研究的重要一環。

參考資料

【1】微信公眾號“科研圈”（ID：keyanquan），陳潤生院士專訪：大數據時代下，生物醫學從業者面臨的機遇和挑戰