漫長又神奇的十年時光
——21世紀10年代生命科學發展回顧

編譯 楊勔

在過去的十年里，生命科學的發展讓我們離徹底理解人類之為人類的本質又更近了一步，即讓我們更加理解人類的共同特點、不同之處以及彼此共有的歷史。

又一個十年即將被載入史冊，21世紀10年代在許多方面可謂是大事頻發。大規模的文化與政治變革在全球范圍內發生，而科學——尤其是生命科學——則以前所未有的速度加速發展。上至古人類學歷史的改寫，下至精準基因組編輯的概念形成、早期發展直到成為如今人類熟練掌握的工具，生命科學的研究者們在幫助我們更好理解人類生物學和自身在生物圈里的地位方面取得了長足的進步，伴隨某些新發現及實驗而來的還有倫理問題以及在其研究方向上遭到的普遍堅決反對。在本文里，我們將挑選一些這十年來脫穎而出的概念及技術的創新成果來進行介紹。

基因組測序的飛速發展

在21世紀10年代早期，基因組學家為了實現“讓人類基因組測序應用更廣并且價格合理”的目標不懈努力。在此之前，哈佛大學研究員喬治·丘奇（George Church）在2007年以馬薩諸塞州坎布里奇為總部成立了生物技術公司科諾姆（Knome）。該公司以35萬美元的價格提供了世界上首個直接面向消費者的商業化基因測序服務。在接下來的幾年里，隨著新工具的上線以及試劑費用的下跌，測序所需的費用急劇下降。

2010年以前，億明達（Illumina）公司曾廣告宣傳價格為5萬美元/人的基因組測序服務，自此之后，業內實現了設立已久的目標：將人類基因組測序的成本降到了1 000美元。奕真生物（Veritas Genetics）公司早在2016年就曾直接面向消費者和醫生推廣過首個價值1 000美元的基因組測序服務，在2019年他們又將價格調至600美元以下，盡管在其官方網站上這一項目標注的是“服務暫不可用”。

其他類似23andMe和AncestryDNA這樣直接面向消費者提供遺傳學分析服務的公司收取的費用比上述公司便宜不少，但提供的也只是針對與顧客祖先及特定性狀相關的特定位點的測序服務。這些技術的進步助力了消費市場的爆發式發展，基因組測序——無論是全基因組測序還是特定靶向測序——也為醫生和研究人員提供了針對特定疾病日益精細的診斷與研究手段。但當基因組檢測的權力被交到了消費者的手里后，倫理困境、隱私問題、社會疑慮等問題就會存在，而更多的問題還會在不久的將來浮現出來。

古人類DNA的新發現

測序技術的不斷成熟激起了醫療及其商業市場以外其他領域的新發現。在過去的十年里，利用這些快速發展的工具，研究者們比過去的任何時候都更有能力去透徹研究像骨化石和牙齒化石這樣的古生物樣本，從而用這些碎片拼出過去人類的遺傳學畫像。

2010年，一個國際科學家研究小組發表了尼安德特人基因組測序首稿。三年后，另一個大型研究團隊以共同作者的身份發表了尼安德特人高覆蓋全基因組的測序結果，該研究的測序樣本是從在西伯利亞洞穴中發現的一塊歷時久遠的骨化石碎片中提取出來的DNA。在這十年里，古老的DNA與豐富又老派的古人類學的結合揭露了許多能改寫人類歷史的意外發現。人類的族譜因此添加了新的人種（2010年增加了丹尼索瓦人、2014年增加了納萊迪人以及2019年增加了呂宋人）。2018年發表的論文對新發現的兩種古人類混血兒（尼安德特-丹尼索瓦人混血兒）進行了描述。研究人員還利用對古人類DNA的測序及其與現存人類DNA進行的比對，重新繪制了人類全球遷徙和雜交地圖。

基因編輯技術顯神通

除了基因測序所帶來的驚人突破，這個年代還見證了革命性工具——基因組編輯技術CRISPR的飛速建立與發展。億萬年來，這一復雜的分子系統作為適應性免疫的一種形式被細菌和古細菌用于抵御病毒入侵。芝士和酸奶制造商早在2005年左右就在使用CRISPR來協助制造噬菌體抗性發酵劑。

直到2012年才有研究人員發表了一篇以CRISPR/Cas系統為工具進行靶向精準基因組編輯的研究論文，自此掀起了一股CRISPR熱潮。科研人員極盡所能地使用這一工具，上至研究蜥蜴色素的沉著變化，下至開發新的人類醫療方法。研究人員在人類被試上運用CRISPR技術來檢測其治療血液病和癌癥的可行性，CRISPR技術也因此越來越具有臨床意義，最近，圍繞CRISPR作為基因組編輯工具的專利之爭甚囂塵上。

精準醫療與基因治療獲FDA批準

這個年代對于精準醫療和基因治療也具有重大意義。2017年，美國食品藥品監督管理局（FDA）批準了基因治療藥物Luxturna，該藥物旨在治療一種引發童年失明的單基因疾病，這是基因治療首次獲得FDA批準。2019年，治療某種罕見兒童肌肉失調癥的基因治療藥物Zolgensma也獲得了FDA批準，這是獲得批準投入市場的第二個基因治療藥物。

同樣在2017年，嵌合抗原受體（CAR）T細胞免疫療法Kymriah獲得了FDA批準，該療法通過重組急性淋巴性白血病患者自身免疫細胞來攻擊癌細胞表面的特定抗原，這意味著精準醫療朝著實現更廣泛的臨床應用邁近了一步。在兩個月后即2017年10月，FDA批準了治療特定B細胞淋巴癌的另一CAR-T細胞免疫療法Yescarta。截至2019年，全世界進行中的CAR-T細胞免疫療法臨床試驗超過360例。

生命科學聯手人工智能

在這個年代經歷了加速上升的又一潮流是運用人工智能（AI）解決基礎生物學和人類健康問題。因為自動駕駛汽車技術的出現與成熟，我們的交通運輸系統注定要發生轉變，AI也因此成為這十年里國內外的新聞頭條。不僅如此，在實驗室和實地工作的研究人員、制藥行業的藥物研發以及診所的醫生也在將AI工具與其行業已有方法結合使用。

也許在新的十年開啟之際，人人都會對重重迷霧后的未來時光投以期待與希望。我依然情不自禁地覺得在21世紀的20年代，生命科學的不少領域還會有大事件發生。縈繞精準醫學、醫療工具CRISPR以及人工智能所升起的勃勃興致預示著這些尚顯年輕的技術將有廣泛的應用前景。考慮到包括人類-動物嵌合體的制造、人類胚胎的基因組修飾以及更易取用的基因組測序的潛在用途等研究的后續進展，生物倫理學家需要像在已經過去的十年里那樣，在21世紀20年代中繼續始終保持警惕。與以往一樣，我們的社會和科學界將面臨這樣的難題，即追尋不同研究問題或發展課題的答案應該建立在我們理應做什么的基礎之上去，而不是簡單地基于我們能夠做到什么的基礎之上。