喬治·丘奇談“大腦活動圖譜”

張文韜/編譯

BAM計劃發(fā)起人之一的喬治·丘奇

去年夏天，六位科學家提出一項雄心勃勃的繪制人類大腦活動圖譜(BAM)計劃，該計劃如果成功，其影響力足以與人類基因組計劃(HGP)相媲美。哈佛大學醫(yī)學院的遺傳學家喬治·丘奇（George Church）是該計劃的六位發(fā)起人之一，他同時也是HGP和個人基因組計劃（PGP）的創(chuàng)始人之一。在接受《哈佛醫(yī)學新聞》采訪時，他對BAM項目本質、目標和所面臨的挑戰(zhàn)逐一作了較為詳盡的闡述。

共識一致：著手推進BAM計劃

問：什么是大腦活動圖譜（BAM）計劃？

答：開展BAM的目的是讓我們可以從復雜的神經網絡中讀寫單個神經元。大家知道，數(shù)量巨大且非常廣泛的神經回路使大腦的各個不同部位聯(lián)成一體，人們試圖能夠從中得到總體和局部兩個水平的解析。這和HGP非常相似，開始我們的能力只限于了解單個基因、或者在較低水平上測序整個基因組，但我們需要同時獲得這兩種測試數(shù)據(jù)，進而對整個基因組進行單個堿基水平的解析。這也是BAM的技術推進路線圖，旨在降低解析成本和提高質量，最終能在任意范圍的神經回路里開展單個神經元解析。

問：您說這與HGP相似。那么不同之處何在？

答：在HGP中，許多技術進步來得太遲了。我不想BAM也是如此。HGP完成后其衍生的技術成百萬倍地降低了成本，如果我們早點擁有這些技術就好了。我認為，BAM的設計應該具有更大的靈活性，同時更著眼于技術以及可解讀性上；并且，HGP對小規(guī)模研究團體的支持和接受度也不夠。我認為，給一些小實驗室提供參與一些大項目的機會，往往會產生一些意想不到的結果，甚至會改變通常由幾個大實驗室之間競賽的格局。

問：提出BAM有其怎樣的背景故事？

答：我們中的大部分人都是從事跨學科研究的。這些從事合成生物學、納米技術和神經科學領域的科學家，2011年9月在英國的奇切利禮堂會晤時意識到，如同1984年從美國猶他州阿爾塔開始的HGP一樣，BAM也是如此。好在大家目標一致，雖然還不十分確定，但我們感覺技術已經成熟。在一起構思BAM過程中我們六個人視野同步，決定開始撰寫提案，組織研究。

問：為什么去年才提出這個項目？

答：在構思中，我們經常會發(fā)現(xiàn)技術進步與應用之間的差距，諸如許多合成生物學、納米化學、光學纖維等領域的技術進步沒有被整合、交叉，難以實現(xiàn)質的飛躍。因此也不可能產生會影響神經生物學發(fā)展的相關技術。好在（科學界或者我們）目前基本已經形成共識——若干新技術已足夠成熟并可結合應用于神經生物學。

問：通過BAM，您最想解決什么問題？

答：我們希望得到對自然狀態(tài)的最基本的了解，而這只有當認識達到一定的深度和廣度才能實現(xiàn)。我們希望深刻地理解醫(yī)學病理、人的日常情緒以及創(chuàng)造力的產生，等等，同時也希望看到在成本、準確性、全面性和低侵入性等方面的巨大改善。后者是工程上的障礙，而不是某些特定的科學發(fā)現(xiàn)。

組織經驗：項目成敗之關鍵

問：您認為基礎科學、臨床護理，甚至說得更廣泛些，整個社會的哪些方面可以從中獲益？是否可以先從基礎科學談起？

答：對于基礎科學而言，可以幫助科學家們更好地開展現(xiàn)有的研究，使時間分辨率更全面，擁有更多的手段進行復雜性日益增加的相關神經網絡的假設驗證。

問：您預計最大的挑戰(zhàn)在哪里，是技術、組織還是社會道德？

答：首先，最重要的是安全。這就是為什么我在一開始要從人談起。從組織的角度來看，我認為我們必須小心，不要刻意構建巨無霸般的組織，而且能讓一些小型實驗室受益，讓其與大型實驗室有個比對。同時，通過一些途徑來鼓勵符合成本效益的即用技術，沒有必要只依賴大型公司或研究所。

問：在技術上或將面臨哪些挑戰(zhàn)呢？

答：真正的挑戰(zhàn)是改變人們的思維定勢，避免自滿。如果我們取得十倍的進步，不能只是說“太好了，我們可以休息十年了。”相反（人們）應該不斷尋找下一個十倍的進步。此外，如何調整優(yōu)先次序、光學研究組和合成生物學研究組的關系是競爭還是互相促進，就在于我們如何優(yōu)化這些跨學科的團隊。

問：哈佛醫(yī)學院對BAM的貢獻如何？

答：波士頓是世界基因組學的中心，這里具有開展大科學項目的組織經驗。在哈佛醫(yī)學院，神經生物學系的邁克·格林伯格（Mike Greenberg）擁有一個世界級的團隊，他們的很多研究課題或將啟發(fā)和受益于任何技術進步。此外，哈佛大學具有世界頂級的干細胞研究小組，以及威斯生物工程學院具有項目所需的跨學科力量，這里的機械和生物工程師可以并肩工作。哈佛-麻省理工博德研究所從事的各種不同生物醫(yī)學研究，真正代表了最好的小科學——在資源和效率上有著大科學的背景。