個體化DNA測試時代的到來

個人基因革命的連鎖反應可能很難預測， 但是有一件事情是肯定的： 革命不會倒退， 基因技術的傳播已經比我們想像的要快。

The ripples of the personal DNA revolution may be hard to predict, but one thing is certain: revolutions don t go backwards, and DNA technology is already spreading faster than our imagination.

演講實錄：

想像一下你是一個養豬人， 你住在菲律賓的一個小農場。 動物是你家庭的主要收入來源， 只要它們保持健康。 你知道總會有一天， 其中一隻豬會得禽流感， 豬流感。 它們住在狹小的住所里，一隻豬咳嗽和打噴嚏， 遲早會造成下一隻豬咳嗽和打噴嚏， 直達豬流感爆發，佔領農場。 如果是一個很嚴重的病毒， 你豬群的健康可能就在眨眼間灰飛煙滅。 如果你聯繫一個獸醫， 他或她可能會造訪你的農場， 並從豬的鼻子和口腔中採集樣本， 但是接下來，他們需要開車回城市， 在他們的大型實驗室中測試樣本， 兩周後，你會得到結果， 兩周時間可能足夠疾病傳染， 並奪走你賴以為生的東西。

但是事情並不一定會發展成那樣， 現在，農場主們可以自己採集樣本， 他們可以直接用筆和一張小濾紙，擦豬的鼻子和口腔， 把濾紙放在一個試管內， 並加入一些能夠提取他們豬的鼻子和口腔基因的化學材料，並且不需要離開農場， 取一滴基因材料， 放入一個比鞋盒還小的分析器內， 設置並探測豬流感病毒內的 DNA和RNA， 一小時之內就可取得結果，可視化的結果。 這一切是可能的， 因為我們活在一個個人DNA技術的時代。 每一個人都可以檢測自己的DNA。

DNA雙螺旋結構（圖片來源：維基百科）

DNA是攜帶遺傳信息結構的基本分子， 它幫助我們建造這個生機勃勃的世界。 人類有DNA。 豬有DNA。甚至細菌和一些病毒都有DNA。 DNA攜帶的遺傳信息結構告訴我們我們會怎樣進化，成長，運作。 在很多情況下，一樣的遺傳信息會造成疾病。你的基因信息被串在一個長條的旋轉的分子中， DNA雙螺旋結構。從頭到尾， 有超過30億個字母。 但是攜帶有意義信息的片段通常其實很短——幾十到幾千個字母那麼長。 所以當我們需要根據DNA來解決一個問題的時候， 我們並不需要閱讀所有30億個字母。 這就像是在晚上感覺到飢餓， 要翻遍整本電話簿， 從頭到尾， 查看每一行， 只為了找到最近的披薩店。

幸運的是，三十年前， 人類開始研究能夠追蹤特定遺傳信息片段的工具， 這些DNA機器棒極了。 它們可以找到任何DNA的片段。 但是一旦找到了片段， 微小的DNA依舊被無數其他DNA環繞著， 及其接下來做的，就是複製目標基因片段， 一段複製基因堆在另一段複製基因上， 它會複製上百萬份基因， 直到目標基因從中脫穎而出， 直到我們能夠把它可視化， 能夠翻譯它，讀取它，理解它， 直到我們能夠回答， 我的豬得流感了嗎？ 或則其他埋藏在我們基因里的問題， 我有患癌風險嗎？ 我有愛爾蘭血統嗎? 那是我的兒子嗎？

這種複製基因能力就和它聽起來一樣簡單， 這已經改變了我們的世界。 科學家每天都在使用這個技術，發現並解決疾病， 研發創新藥物， 改變食物， 評估我們的食物是否安全， 或者是否被致命細菌污染， 甚至法官都會在法庭上使用這些機器的測驗結果， 根據DNA證物，來判斷誰是清白或有罪的。 基因複製技術的發明者 1993年獲得了諾貝爾化學獎。 但是30年里， 基因分析的能力一直被限制， 被有能力的博士科學家限制。 但是，世界上的一些公司， 正在研究如何讓這些技術普及到像養豬人一樣的普通民眾中。

我和別人成立了其中一家公司， 三年前， 我和一個生物學家也是我的朋友， 齊克·阿爾瓦雷斯·薩維德拉，我們決定研究每個人都可以使用的個人基因機器， 我們的目標是把個人基因技術帶給更多人和地方。 我們在地下室里開始工作。 我們有一個很簡單的問題： 如果每個人都能夠分析基因， 這個世界會變成什麼樣？

你會想「哇， 我現在可以從車上給格蘭達姑姑打電話了， 並祝她生日快樂。 我可以隨時給任何人打電話，這就是未來！「 你們不知道的是， 你可以點擊手機預定晚餐位置， 讓你和格蘭達姑姑能夠一起慶祝。 再點擊一下，你就能夠給祂訂購禮物。 再點擊一下， 你就能在格蘭達姑姑的臉書上點贊。 這一切，都可以坐在馬桶上完成。

預測未來科技的發展方向是出了名的難， 現在的個人基因技術也是一樣。比如說，我從來不會想到 一個普普通通的松露養殖者， 能夠使用個人基因機器。 保羅托馬斯博士以種植松露衛生。 我們看他的照片，手上抓著他農場之一種植的第一個英國產的松露， 松露是這麼美味， 因為它是生長在樹上的真菌的莖， 而且還是稀有真菌。 一些品種能夠到每千克3000， 7000，甚至更多美金， 我從保羅那裡學到，當一個松露養殖者的賭注是很高的， 當他在農場中種植新的松露的時候，他有可能會面臨山寨貨—— 看起來和摸起來像是松露. 但是它們質量都很低，但是像保羅這樣訓練過的眼睛， 即使把它放在顯微鏡下觀察， 它們也有可能矇混過關， 所以為了種植最高質量的松露， 那種世界上的廚師會為之爭奪的。 保羅需要用基因分析技術， 這不令人興奮嗎？ 我打賭下一次你看著一盤黑松露焗飯的時候， 一定會思考它的基因。

但是個人基因技術還可以拯救人類生命。 伊恩·古德費洛教授是劍橋大學的一個病毒學家， 去年，他去了獅子山， 當埃博拉病毒在非洲西部爆發的時候， 他迅速的意識到那裡的醫生缺少基礎探測和抵禦病毒的工具。 探測結果可能要花一周時間才會反饋—— 這對於經受痛苦的病人和家人來說太久了， 伊恩決定把他的實驗室搬到獅子山的馬克尼， 我們可以看到伊恩·古德費洛 搬運超過十噸重的設備到一個帳篷里，他能夠在24小時內組裝並開始檢測和診斷病毒及其基因序列。 但是，令人驚訝的是， 伊恩在他英國實驗室能夠使用的一樣的設備， 用來排序和診斷埃博拉基因的機器， 在這個條件下卻無法工作， 我說的可是35度的高溫和91%的濕度。 但是，伊恩可以使用個人基因機器， 小到能夠放置在空調前面， 繼續排列病毒基因， 繼續拯救生命。

這可能看起來對於分析基因是一個很極端的環境， 但是讓我們想想更極端的環境： 外層空間。 讓我們來談談在外層空間的基因分析。 當宇航員們住在國際空間站的時候， 他們正在26500千米的高空， 以27400千米每小時的速度環繞地球。 想像一下， 每天，你還看見15次日出和日落， 而且你住在微重力下， 漂浮著。 在這些情況下，我們的身體會做一些奇怪的反應， 其中的一件就是我們的免疫系統會被抑制， 讓宇航員們更容易被感染。

一個16歲的女孩， 一個來自紐約的高中生，安娜索非亞博古拉， 她想知道宇航員基因的變化是否和免疫系統的抑制有關， 通過一個叫做「太空基因」的比賽， 安娜索非亞設計了一個實驗來檢驗這一個假說， 使用一個登上國際空間站的個人基因機器。 我們看到2016年8月8號，安娜索非亞在斗篷狂歡節上， 看著她的實驗被送上國際空間站， 那朵雲是火箭產生的煙霧， 那個火箭帶著安娜索非亞的實驗飛往國際空間站， 在那裡，三天後， 宇航員蒂姆·皮克在微重力下進行了實驗， 國際空間站現在有了個人基因機器， 它能幫助監控生活環境， 並保護宇航員生命。

一個16歲的女孩設計了一個基因試驗， 並能夠保護宇航員生命， 這似乎很少見，但也表現了孩子的才智。 然而對於我來說，這代表著更重要的東西， 基因技術終於普及到每個人了。

DNA測試（圖片來源：sciencenet）

幾年前， 一個擁有個人計算機的大學生， 他編寫了一個程序， 一個現在擁有超過十億用戶的社交網路。 我們能夠進入一個每個家庭都有一台個人基因機器的世界嗎？

我知道一些已經實現這個的家庭， 比如說，丹尼爾的家庭， 在他們芝加哥城郊家裡的地下室里建立了一個基因實驗室， 這不是一個擁有博士學位科學家的家庭， 這是一個普通的家庭。 他們只是喜歡花時間一起做一些有趣和有創造力的事情。 白天，布萊恩是一個私人企業的執行官， 晚上和周末，他和他七歲和九歲的孩子， 進行基因試驗， 當成一個探索世界的方式。 上一次我給他們打電話的時候， 他們正在檢驗家裡後院種植的產品。 他們正在檢測他們挑選的西紅柿， 挑出西紅柿的外表皮和肉，放在檢測管里， 和化學材料混合抽取基因， 然後用他們家裡的基因複製器， 檢測那些蕃茄的基因工程特徵。

對於丹尼爾的家庭來說， 個人基因機器就像是 21世紀的化學套裝， 我們中的大多數人都沒有檢測過廚房水槽內的基因條件。 或者在家裡做親子鑒定。

但是我們一定已經到達了歷史的轉折點， 你們的每一個人都可以在廚房裡接觸基因。 你們可以複製，合成和分析基因 並從中取出有用的信息， 這些重大的改變 是時候要發生了。 這個顛覆性的技術 之前被選擇性的禁錮， 終於能夠普及到每一個人， 從農場主到學生。 想像一下， 當電話不再需要被插在牆上充電， 或者計算機不需要主機， 而且可以安置在家裡或辦公室。

個人基因革命的連鎖反應可能很難預測， 但是有一件事情是肯定的： 革命不會倒退， 基因技術的傳播已經比我們想像的要快。

所以如果你感到好奇， 現在就仔細的看看個人基因技術。 好奇，是存在我們基因中的。

本期講者Sebastian Kraves先生畢業於哈佛大學，是一名神經生物學家，曾經就職於著名諮詢公司BCG，目前致力將個體化DNA測試技術帶到全球的各個角落，服務全人群。