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【央视新闻客户端】
9月9日,在华大集团全球新品发布会上,华大生命科学研究院执行院长刘龙奇以“登峰探极·大科学为大健康保驾护航”为题,分享其从2015年加入华大至今所经历的故事,带我们走进这场波澜壮阔的生命科学行业巨变:从学术与产业的鸿沟消融,到国产测序仪的破局崛起;从细胞组学守护长寿梦想,到时空组学解锁健康美丽密码……
今天站在这个舞台上,我内心特别有感触——因为今年,正好是我加入华大的第十年。这十年里,我们见证了一个行业的天翻地覆变化,眼看着生命科学从“实验室里的小众探索”,一步步走到“大健康的前沿阵地”;眼看着曾经遥不可及的基因测序,从“天价技术”变成能普惠人人的“健康工具”。这十年真正的巨变到底给我们带来了怎样的启示?今天想跟各位分享4个故事。
十年前(2015年),我还是一位沉浸在干细胞研究的博士研究生,刚刚毕业,心里揣着一个让人人健康长寿的梦想。可越来越发现有个绕不开的坎:我们想掌控细胞的命运,却连“测量细胞”的钥匙都没有。直到某天突然醒悟,那把钥匙,不就是基因组测序吗?
于是我做了个决定:毕业后去华大。可这个决定,把我的导师,一位国际知名的干细胞科学家,惹急了。他对自己的学生有极其严苛的要求和极高的期待,对着我说:“要么留在我的实验室,要么去全球最顶级的机构!华大只会做测序,那不是科学!搞科研怎么能去企业!”
那之后,我们三年没说过一句话。我知道,这不是针对我个人,是学术和产业之间存在一个巨大的鸿沟。
转机出现在2018年。导师听说我在做单细胞组学,突然打来电话,让我回他的实验室交流。我当时反过来问他:“您能不能先来华大看看?”
他真的来了,我带他仔细看了华大的技术、平台、科研、产业,看完后,他说了一句话:“你们在做伟大的事情,改变世界的事情。”
从那之后,我们的隔阂彻底消失,并且成为了战略合作伙伴。2022年,我们联合团队干成了一件大事——首次把体细胞逆转到全能干细胞,那是人类至今在体外能拿到的、最早期的细胞,而这个突破离不开基因测序技术和干细胞技术的深度融合。
更让我没想到的是,这之后的某天,导师跟我说:“我也加入华大吧,咱们一起为人类健康奋斗吧。”这就我的导师Miguel,今天已经正式成为华大的一员,是华大细胞的首席科学家,也是华大第19823号员工。
我想这十年,不是谁说服了谁,而是科研范式正在悄悄发生变革,消除了学术和产业的鸿沟。
从国产测序仪破局到人人基因组,这条路有多难?
第二个故事,是关于国产工具如何破局并实现科技造福的故事。
再带大家回到2015年——那是我记忆里,国产基因科技最“敢赌”的一年。
那一年,我有幸见证中国第一台国产测序仪发布。可紧接着,华大全员收到了一条石破天惊的通知:“从今天起,停用所有进口测序仪,所有项目全线切换自主测序系统!”
那一刻,我们都震惊了,心里又太清楚这意味着什么:当时的国产系统,和进口设备比还有不小差距——用户不信任,没人愿意用;可如果没有实际应用场景,设备性能就永远没法提升。这是个死循环,也是一场豪赌:做成了,国产测序仪就能真正站起来;做不成,所有项目都可能停摆。但我们更明白,不赌不行——如果一直依赖进口,中国的基因科技永远要被“卡脖子”,永远活在别人的技术阴影里。
没想到,这场“破釜沉舟”的决定,竟成了最大的转机。通知下达后,我看到了最动人的画面:全团队自发拧成一股绳,白天泡在实验室调试设备,晚上围着数据找优化方向。仅仅半年,国产测序仪的质量就实现了飞跃——不仅追上了进口水平,在不少关键指标上甚至反超了!
十年过去,今天再看这份答卷:人类基因组测序成本,从最初的38亿美金,降到了如今的100美金左右;测序读长,从100个碱基的短读长,突破到100万个碱基的长读长。这些数字背后,藏着一个铁打的事实:中国,完全有能力实现先进科研工具的自主可控,甚至做到全球领先。
而自主可控的真正价值,从来不是“技术领先”这四个字,而是让更多人用得上、用得起。过去十年,我们把基因技术扎进了民生的土壤里:出生缺陷防控、肿瘤与慢病筛查、感染防控……累计守护了超过4000万人的健康。更让人振奋的是,我们看到了一个清晰的“剪刀差”:只要基因检测覆盖到哪里,那里的疾病发病率就会跟着降下来。
现在,测一次个人全基因组,就能了解至少800多项健康指标,包括遗传疾病的风险、心脑血管病的风险、饮酒能力、易胖还是易瘦……为什么我们需要这些信息,因为每个人生下来就跟别人不一样,基因组就是你的健康的基座,有了基因组,你的全周期健康管理就有了方向。所以基因组,就是精准健康的基础设施。
回想2015年那个突然的决定,我们终于明白:国产科技的崛起,从来不是为了“比别人强”,而是为了让“健康”不再受技术和成本的限制,能走进每一个普通人的生活里。
细胞组学如何为健康长寿保驾护航?
第三个故事,我想分享从基因到细胞,细胞组学的技术如何为我们的健康保驾护航。
2018年,我们临危受命要研发自主的单细胞工具。大家现在看到的这台原型机,可能没几个人见过,但就是它,陪着我们熬过了最难的日子。而就在最近,我们发布了最新的细胞组学技术Stereo-Cell——通过改良测序芯片,我们能画出细胞的3D立体图谱,细胞的分子表达、形态特征,甚至各种多模态信息,在一张芯片上就能看得明明白白。
有了这套工具,我们实现的第一个大突破,就是在体外找到了“全能干细胞”。当时我们和Miguel团队试了无数种药物组合,想把体细胞变成全能干细胞,可一直没找到精准的量化方法。直到用单细胞技术分析的那天,我们终于兴奋地发现:有一小群细胞,竟然和人类胚胎8细胞期的细胞“聚”在了一起!这意味着,我们成功拿到了人类迄今最早的细胞状态——相当于受精卵发育第三天,比日本诺奖得主山中伸弥的iPS细胞还早3天!
更让人惊喜的还在后面:我们把这群细胞打进小鼠体内,它们竟然分化出了更成熟的人类神经细胞、造血干细胞。这说明,未来在体外“生产”人类所需的细胞,完全有可能!
细胞组学的技术同时也可以用来评估我们每个人的健康。比如评估“免疫年龄”——我们构建了中国人的免疫基线,发现一管血里竟然能分出73种免疫细胞亚类,其中50种比例还不到1%。可别小看这些“稀有细胞”,它们和我们的年龄、性别、感染风险,甚至遗传疾病都息息相关,以前却一直被忽视。
基于这些数据,我们开发出了“免疫年龄模型”和“免疫星图”产品:测一次,就能知道你的免疫年龄。大家可能会问,这有什么用?很简单——如果想健康长寿,免疫年龄就是关键:要是你的免疫年龄比实际年龄大,难度可就高了;但如果能让免疫年龄一直小于实际年龄,那大概率能实现“百岁目标”!
汪建老师就是最好的例子:今年71岁,免疫年龄却只有46岁。我也希望,不管大家现在多大年纪,都能让自己的免疫年龄,永远保持在最年轻的状态。
时空组学如何为智慧美丽保驾护航?
讲完细胞组学的故事,我们再往深走一步:器官由细胞组成,只有读懂器官的结构,才能真正掌握它的功能,找到精准干预的方法。而帮我们掀开这层“生命密码”的,正是时空组学技术。
2019年,华大的测序团队和细胞团队跨界融合,做了一件大胆的事——改造测序芯片,让每个DNA分子都带上专属的“空间标签”。通过测序读取标签的位置和序列,再像活字印刷一样,把组织的高清结构“打印”出来。直到今天,这项技术仍是全球精度最高、视场最大的时空组学技术。
2021年,为了验证技术的极限,我们组建了工程化科学队伍。2月5日,10个项目同步启动,要求3月20日完成。可现实远比想象艰难:数据复杂、连算法工具都要从零开发、技术不稳定、芯片产能不足……整个团队咬牙坚持,从分析到投稿耗时近半年,3月20日后的每一天,感觉都是最后一天。
终于,2022年5月4日,我们的时空组学成果以Cell专题页面的形式发布,还成立了时空组学联盟,全球300多个科研团队主动加入。这不仅证明了中国技术的领先,更让我们看到:时空组学能为人类健康解决太多难题。
最让我难忘的,是和中国脑计划团队的合作。2021年2月6日(大年腊月廿六),脑计划发起人蒲慕明院士来到华大,了解技术后当即决定合作。腊月廿九开会定方案,除夕做测试,大年初二团队就赶赴上海启动项目,首个项目历时4个月完成,中国脑介观图谱计划一期,历经4年,30家机构,300多位科研人员联合攻关,今年7月正式发布——我们用时空组学绘制出大脑的高清地图和疾病图谱,为破解大脑奥秘、研究脑病机制提供了全球最宝贵的资源。
而这些技术突破,最终都要落到每个人的生活里。比如失眠问题,在脑计划科学家的带领之下,通过采集分析失眠人群的脑电信号,开发出精准干预方案,改善睡眠质量,而且我们发现,只要睡眠好了,很多认知、情绪的问题也都迎刃而解。
同时,我们还在研究器官的再生。通过时空组学技术,我们首次看清了蝾螈的再生机制,发现它的器官中存在很多净息态的细胞,损伤之后马上能再生。这一发现也给了我们启发:人类大部分器官失去了再生能力,很多疾病至今没有好的治疗方案,或许就是因为我们没摸清“干细胞与器官修复”的底层逻辑。于是,我们开始从“人类自身健康难题”入手,比如大家最关心的脱发、白发问题。我们和整形美容科医生合作,用时空组学分析脱发人群的头发样本,发现根源不是毛囊干细胞不行了,而是干细胞所在的“土壤”出了问题。
皮肤修复也是同理。皮肤损伤后能修复,靠的是毛囊和汗腺里的干细胞,但当伤口过大的时候,土壤当中有一群细胞会大量分泌胶原,导致皮肤留下疤痕,原因同样是“土壤”不佳。为了从皮肤的土壤解决问题,我们开发了“小鹿精华”产品,一经推出就收获满满好评。
现在,我们还联合全球40多家顶尖医院和高校,成立了STOC-Skin联盟。未来,我们负责深耕技术、研发好产品,守护每个人的“颜值”与健康。
从2015年到2025年,我们探索的每一步,其实都是在回答生命科学最核心的终极命题:从DNA到RNA再到蛋白的中心法则;从含完整基因组的受精卵,到发育为复杂成年个体的时空法则;再到成年个体走向衰老的熵变法则。这三大法则,不是孤立的理论,而是支撑生命存在的“底层逻辑”,更是贯穿我们从出生到衰老、覆盖健康全周期的“基石”。读懂它们,就是读懂生命本身。
生命科学这十年巨变中,大健康的每一次突破,都离不开大科学工程的托举——从人类基因组计划到人类时空组学计划,我们对生命健康的认知维度,正在不断升级。
今天,我们对生命健康的认识,已经站在了全新的拐点上。随着技术持续突破,未来还会有更多惊喜,“人人健康活到百岁”也将从遥不可及的幻想,变成触手可及的现实。
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