近日的羊城好不熱鬧。
以「邁向生物經濟新時代:創新、造福人類、可持續發展」為主題的第十二屆中國生物產業大會(以下簡稱「大會」)——中國生物產業領域規模最大、層次最高的品牌盛會,於6月10日—12日在廣州白雲國際會議中心舉辦。
為展示中國科學的發展進步,大會設置了科普展區。其中「科學中國人」專題展區精選了40名近年來在生物領域內取得突破性成果的中國科學家,其中就有長弓生技首席科學家張弓教授。
│大會現場
主辦方主要介紹了張弓教授創立「翻譯組學」新學科和與「精準醫學」息息相關的部分科研成果,吸引了眾多學生、專家駐足討論。
自2015年美國總統奧巴馬正式提出「精準醫學計畫」以來,世界就進入了「精準醫學」時代,其要義是以每個人不同的基因和蛋白質信息為個體提供精準的、個性化的醫學服務。對疾病的診斷和分型不再單純依靠症狀,更多地依靠大規模的基因組定序與蛋白質分析。
然而,大大小小的定序公司如雨後春筍般出現,消費者卻發現,同一個樣本在兩個不同的公司被測出不同的結果。而不準確、不可靠的結果會導致不合理用藥和治療偏差,甚至危及生命。權威醫學期刊Clinical Chemistry, JAMA Oncology 等都報導過臨床樣品基因檢測的混亂結果,同一個樣品兩次結果差異明顯,讓醫生無所適從。蛋白質組技術的誤差甚至更大,導致了迄今為止蛋白質組技術難以應用於臨床檢驗。
由於組學技術的質控還未有統一標準,各單位「自說自話「,精確度、穩健性、重現性等都是「千人千面」,國家急需一套質控標準來規範、建立行業生態。
事實上,目前全世界都尚無組學技術(包括二代定序和蛋白質質譜)的官方質控標準,對基因檢測市場的監管、規範也無從下手。精準醫學「不精準」,使人們在新醫療時代不得不放慢腳步。
對此,中國國家科技部在2018年啟動了重點研發計畫《醫學生命組學數據質量控制關鍵技術研發與應用》(坊間稱為「組學國標」項目),由華南理工大學、暨南大學、北京師範大學、中山大學等單位聯合攻關,以期制定未來的精準醫學標準,對基因檢測市場進行統一、標準化的規範和監管,為精準醫學研究奠定可靠的數據基石,為精準醫學的臨床應用保駕護航,助力精準醫學真正落地精準。
本次大會上,張弓教授分享了該項目的突破性進展:不到半年時間,就讓中國在RNA定序和蛋白質組質譜技術上領先國際水平,為醫學生命組學質量標準打下了堅實基礎。
通常高豐度mRNA的定量重現性(技術重複)以CV(變異係數,等於標準差除以平均值)計,目前做到10%已接近極限;但在今年2月12日發表的文章中,項目團隊將該數值做到了0.0053%,比常規技術小了100~1000倍!
│該項研究中,承啟提供了極端精確的RNA定序技術,RNA-seq中高豐度mRNA的定量重複性做到了CV=53ppm。
但比起RNA定序,目前蛋白質組質譜的重現性更是不容樂觀。同一個樣品做兩次質譜實驗,重現性一般只能達到65–85%。當人們對此束手無策時,只能寄希望於「革命性質譜儀器」的出現。
而就在日前,有已發表的論文顯示,這個 「不可能任務」已被中國團隊順利完成:在現有質譜儀上,暨南大學張弓、何慶瑜課題組已實現了高達99.8%的重現性,是目前世界上蛋白質組質譜方面最高的重現性。
│ 對大腸桿菌胞內全蛋白質組的兩次生物學重複質譜實驗,鑑定出的蛋白質重合率高達99.7-99.8%。
除此之外,在基因組定序方面,個人基因組組裝的質量控制標準也逐步建立了起來。項目團隊使用高精度FANSe3比對算法和二代定序數據,對目前組裝完整度最高的華夏一號(HX1)漢族人基因組進行了精密修正,研究後發現,此前的三代定序組裝基因組並不完全準確,用在精準醫學中可能就會出現偏差。也由此,提出了極具可行性的基因組組裝數據質量控制標準。
以上成果不僅得到了國際學術界認可並發表了論文,也在長弓生技等得到了規模化的商業應用,在醫學與科研領域發光發熱。至此,「同個樣品多個檢測結果」的窘境將成為過去。
「精準醫學」自提出以來,其核心就在於「精準」,利用基因科學,將「人」與「藥」儘可能準確配對;而什麼是「精準」,需要有一套具體的、可執行的標準來衡量、規範。
個人基因組組裝的質量控制、高度精準的RNA定序與蛋白質組質譜等,這些成果的發布,構建了較為完整、自主可控的醫學生命組學質量控制體系,為行業的標準、規範奠定了基石,使得精準醫學有章可循,也讓中國組學應用技術走在了世界前端。