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改变人类的科学计划，让你迅速窥见自己的“前世今生”

百家作者：硅谷洞察 2017-09-19 09:16:06

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先考大家一个问题：还记得初中时历史、生物、物理课中都介绍过的20世纪影响人类进程的三大科学计划是哪三大计划吗？

（唔，假装思考……）

没错，曼哈顿原子弹计划、阿波罗登月计划和人类基因组计划，被称为影响人类进程的三大科学计划。其中，曼哈顿原子弹计划、登月计划早已实现。2005年，人类基因组计划这项旨在测定组成人类基因组的30亿对碱基对（碱基对是基因的最小组成单位），绘制人类基因组图谱，达到破译人类遗传信息最终目的的科学探索巨型工程，终于基本完成。

姿势点

Take Away

之所以称之为“影响人类进程”的三大科学计划。原因在于：1. 在当时社会条件下占用了巨大的人力财力，甚至举国之力；2. 取得了划时代结果，直接突破人类对自然科学领域现有认知水平；3. 影响到全人类的科学和社会进程。

正是得益于人类基因组计划，奠定了基因测序技术接下来十几年突飞猛进的发展，在全球范围内催生出一大批生物医疗领域的创业项目。

近日，一家来自硅谷的基因测序初创公司，在创投圈非常火热，叫做 Paragon Genomics，不仅被选入美国加州生命科学协会 2016 年春季全明星创业团队项目，还刚超额完成 800 万美元的 A 轮融资。斯坦福大学、加州大学旧金山分校、中科院北京基因组所、安诺优达以及几十家大型第三方检测实验室，都是 Paragon Genomics 旗下的重量级客户。

到底这家公司的技术有何先进和独特之处？耳聪目明的密探酱，赶紧约了采访，希望通过这家公司，了解到基因测序技术的意义和应用前景，以及对人类生活带来的改变。

创业第一桶金成为哈佛学费

Paragon Genomics 的联合创始人和 CEO 是一位华人，名叫谌涛（chén tāo）。1997 年，谌涛考入北京大学化学系，后赴美攻读化学医疗交叉领域的硕士。毕业后，他在全球最大的制药公司——辉瑞制药工作了五年，进行癌症相关药物研发工作。

虽一直从事严谨的研究工作，谌涛却早在刚来美国读书时，利用兼职创业，挖下人生第一桶金。

说来有趣，当时国内学生考 GRE 和托福，一般两个月可以上网查成绩。但其实，考完一个月，考生就能付费电话查询了。但是一来大部分人没有美国可用的信用卡，二来国际长途不是那么好打，于是谌涛在帮同学打了两次电话后敏锐地发现：这是个现成的商机啊！

基于这样的业务，他这家小小的初创公司生意不错，谌涛也只需要周末时间就能完成，并且攒下人生第一桶金——虽然数额不多，却足够囊括去哈佛大学读一个 MBA 学位的开支了。这给他搭起了通往更高领域的台阶。

抱着创业目标，去了哈佛，选择的也多是和医疗创业相关的课程（感叹一下哈佛商学院对“创业”的课程细分度）。毕业后，他又去了著名的LifeTechnologies，担任企业战略及发展、公司并购等部门的领导职位，并在此遇到了自己的联合创始人、公司核心技术 CleanPlex 的发明者，现任公司首席技术官的刘至东博士。

CTO 刘至东（左）和 CEO 谌涛（右）

基因测序，奠定“精准医疗”基础

那么，到底 Paragon Genomics 在做的是什么呢？作为对生物医疗领域完全的外行人士，小探已经搞懂了！接下来就努力给大家解释一番，精准医疗、基因测序这些听着先进抽象的名词，以及Paragon Genomics在行业中的地位。

在人类基因组计划没有完成之前，给一个人做基因测序，可能要耗上数十万美元。但是，人类基因组计划 2005 年初步完成目标后，基因测序的成本急速下降——现在已经能控制在 1000 美元，这个速度比半导体行业的摩尔定律都快。

现在，国内外都有针对个人消费者的基因测序服务，花费从数百元到数万元不等，你就可以从基因层面，对自己身体的“前世今生”有更深刻更全面的了解。但基因测序对医疗行业的一个更为深刻的影响，就是奠定了“精准医疗”的基础。

2015年，奥巴马总统在国情咨文中提出“精准医学计划”；2016年我国将“精准医学”纳入国家重点研发专项，让这一名词迅速火爆起来。

我们抛开复杂的定义词汇，精准医疗，就是指根据个体的基因区别，对症下药，找到对病人个体最佳的治疗方式。所以，和基因相关的疾病，普遍适用这种方法，其中被讨论最多的，就是癌症。

癌症主要是由于 DNA 上的基因突变引起。举个例子，有多种突变都可能引发肺癌，比如 EGFR 这个基因的第19号外显子片段缺失，是引发肺癌的常见突变之一。一些治疗药物是针对这种特定突变研发的，所以在用药之前，就要先通过基因测序的方式，找出病人是哪种基因突变致病，才能更精准地选择药物。

那么，人体有 30 亿对碱基对，我们在对病人进行基因测序时，当然没必要全部测完，只需要选择测序那些有意义的、和疾病相关的部分（可能远不到总量的1%），是谓“靶向测序”——这也是基因测序领域的主流。而靶向测序又可以分为三个步骤：文库/样本制备、测序和数据分析。

样本制备，不再是“海中垂钓”

Paragon Genomics 的技术，正是针对靶向测序的最前端步骤：样本制备。想必聪明的读者们已经猜到：样本制备，其实就是要从浩如烟海的人类基因中，把需要的部分抓取/扩增出来。

到底 Paragon Genomics 在样本制备领域有何独到创新之处？这就要说到此前样本制备方法存在的明显的缺点了——没错，以往样本制备，采用的是“海中钓鱼”式方法，时间久（2到3天完成一次样本制备），成本高（需要50－100美元）。

为什么把样本制备比喻为“海中钓鱼”？我们人体碱基对由A、T、G、C组成，其中A和T互补，G和C互补。举个例子，如果你想抓到一个 ATGC 碱基对，就用 TACG 碱基对去吸引它。所以，此前的方法就是先把基因组打碎为 100 到 200 碱基对的小片段，然后用一枚 120 个碱基的探针，去吸引自己想要的片段。这枚探针在碱基片段中要长时间寻寻觅觅，才可能发现自己的“另一半”，并且还可能“钓”出来错误的片段。

碱基对示意图

而 Paragon Genomics 则摒弃了“钓鱼”，采取“复制”的方法。公司核心技术CleanPlex，简要概括就是：运用 PCR 方法，用一对“引物”将想要的基因片段定位，然后利用生物酶将其复制/扩增出来，该过程可以重复十数次，将想要的基因片段复制出上千到上万份，其信号强度大大增强。

我们来逐个解释里面的名词。首先什么叫 PCR ？这是一种分子生物学技术，中文名聚合酶链式反应。名词看不懂没关系，该技术能做的事情就是：在生物体外，将特定的 DNA 片段大幅扩增。其次，“引物”是什么？——引物是成对出现的，是一种定位工具，能定位实验者想要的基因片段。一旦想要的基因片段被引物定位，它就能通过 PCR 方法被反复复制。

Paragon Genomics 独家之处还在于：他们的技术可以同时在试管里使用成千上万对引物，从而同时定位并且复制成千上万个基因区域。这是一件极其困难的事情，世界上能做到的生物医疗公司不超过3家，Paragon Gemonics 是其中一家。

技术部分解释完毕，其先进性体现在现实中，能带来以下好处：首先，大大缩短了样本制备的时间——只需要两个半小时，基本是行业内最高技术水平；与之对比，传统方法需要 36 小时；此外，成本只有传统方法的一半；其次，能扩增传统方法极难扩增的区域，比如癌症中常见的 TERT Promoter 突变区域；最后，要求的样本量较低（1-10ng），这一点在样本量少的情况下极为重要和必需。