大國匠心節目: 讓精準醫學真正精準,保障國人安全

2021-10-28     品研社PYS

原標題:大國匠心節目: 讓精準醫學真正精準,保障國人安全

由己及人,讓精準醫學真正精準

在德國時,張弓偶然接觸到了最新的二代測序技術,它可以將DNA或RNA打成小片段,再平行測序,一次就能得到幾億條短的核酸序列,測定整個基因組的異常。但如此多的碎片化數據如何才能精準地找到基因的改變,一直是個難題,因為計算量太大了。為了加速,不少計算方法通過犧牲精度的方式來提升速度,但數據分析不精準在臨床應用中可能會導致致命失誤。

2009年,張弓研發了以「精準」為首要目的的測序基礎算法,命名為FANSe。2011年底,FANSe 1代正式發布,填補了超高精度算法的空白。

如果說到這裡,還只是一個科學家不斷探索未知著書立說,那接下來發生的事情將改變許多人的生活。

2014年1月,張弓的妻子突發嚴重的細菌感染,高燒不退,送到醫院後所有的檢查均無法查出是什麼細菌感染,醫生換了多種抗生素,無一奏效,這顯然是超級耐藥菌感染。張弓經過兩天的計算得出結果,需要在醫生用藥基礎上增加環丙沙星即可殺死細菌。但醫生不敢違反臨床用藥規程,於是張弓衝到藥店買了環丙沙星給妻子服下。兩個小時後,妻子竟然退燒並能下地走路了。經過幾天觀察,妻子康復如初並出院。這一事件在張弓的TED演講中首次公之於眾,觀眾掌聲雷動。

妻子得救,是因為張弓正在做相關研究。那麼其他人呢?難道只能等死嗎?張弓想將自己的科研成果惠及大眾,而在學校里是絕無可能實現廣泛服務的,唯有創立企業才行。2014年4月,他與兩個同學共同創立了深圳承啟生物科技有限公司,建立了測序分析雲平台,將FANSe算法部署於雲平台上,讓所有人都能隨時隨地享受到最精準的測序服務。

這一平台很快迎來了實戰檢驗。2015年1月,西安的一名病人突發肺纖維化,醫生只知道是病毒感染,而不知道是什麼病毒。緊急關頭,張弓安排病人緊急取樣測序,12小時完成測序後,僅用了1個多小時,雲平台就分析出病原體是猴痘病毒感染,這在國內非常罕見。醫生按猴痘病毒治療後,患者迅速康復。在TED演講時,這位患者也到了現場。

接著,由於懷疑自己的女兒可能患有自閉症,張弓又對女兒進行了全基因組測序。測序結果排除了自閉症的可能,還發現了女兒有耐力、記憶力、精細操作能力、色彩、音樂等一系列天賦,以及一系列營養代謝途徑的問題。按著這些基因信息,張弓對女兒進行了針對性的營養補充和教育引導,德智體美全面發展,如今在學校里各種獎項拿到手軟。後來,這一全基因組的檢測發展成為承啟的拳頭產品之一「精準育兒基因檢測套餐」,已經幫助數以千計的家長更好地認識自己的孩子,揚長避短,快樂成才。

看到岳母患肺癌後被化療折磨得死去活來,張弓開始研發精準化療用藥指導的基因檢測。隨後,在靶向藥失效後,靠著一次又一次的精準測序,張弓的岳母得以使用療效好、副作用小的化療藥物。肺腺癌IIIb期的患者在文獻中只有9%能活到5年,而張弓的岳母依靠著這樣的精準化療,生存了6年,絕大多數時間裡生存質量都不錯。既然自家人用著不錯,張弓也將這項精準測序服務推向市場,不僅幫助了境內許多病患,台灣的患者也慕名而來。《南方都市報》就曾報道了一個台灣乳腺癌患者,在承啟做的檢測使醫生更換了用藥方案,避開了毒性大的藥物,結果是面色紅潤,能吃能睡,完全看不出是一個正在接受化療的癌症病人。距離檢測已經有五年多的時間,現在仍然十分快樂地生活著。

讓張弓敢於把各種技術都先在家人身上使用的,是他對自己技術精準性的絕對信心。「如果我們都測不準,那麼其他人更測不準。」張弓的底氣來源於FANSe算法,其準確度是有數學證明的,可以在一定條件下做到數學上100%的準確度。這是其他所有主流算法都不具備的。因此,FANSe擊敗所有國外算法,被作為國際人類蛋白質組計劃核心支柱的首選分析算法,也作為科技部國家重點研發計劃《醫學生命組學數據質量控制關鍵技術研發與應用》的核心流程。2020年9月,該項目組公布了對國內6家知名測序公司的腫瘤低頻突變檢測評測結果,在同樣的標準數據集上,承啟生物作為唯一使用FANSe流程的公司,在準確性和靈敏度兩項指標上成為唯一都合格的公司。

「如果我們都測不準,那麼其他人更測不準。」經過實踐檢驗,並非空話。張弓的自主技術解決了「精準醫學不精準」的世界性難題,登上了新聞聯播。

張弓受邀參加TED演講

打破壟斷,保障國人安全

測序儀市場上,一直以來都以國外的Illumina等品牌為主。國產雖有測序儀,但各方面性能還有差距,因此用戶常常覺得「不好用」、「測不準」。然而張弓很早就看到了測序儀被外國壟斷的隱憂,專門針對國產測序儀進行優化。事實上,國產測序儀由於原理不同,在某些外在的顯性指標上有所欠缺,然而使用FANSe算法超高的準確度和穩健性,竟然能將國產測序儀的問題有效彌補,而其獨特優勢又能被發揮出來,甚至在基因組變異檢測的準確度指標上還能略優於外國的測序儀。

不僅如此,張弓還在率領團隊不斷改進FANSe,如今已經發展到第四代,能使用一台高端家用電腦在5分鐘左右分析完成一個人的全基因組測序數據集(文件高達300G左右),並生成變異列表。這一速度就連國外的超算也望塵莫及,更別說單機了。Amazon主動上門尋求合作,希望承啟將這一算法搬上亞馬遜雲,讓全世界都能享有準確快速的基因測序分析服務。

2018年初,中美貿易戰爆發,美國擬對基因測序儀實施禁運,國內測序界哀鴻遍野,「基因測序將漲價」等傳聞不絕於耳,中國的精準醫學被「卡脖子」。2018年5月,張弓作為承啟代表,與深圳華大智造科技有限公司簽訂合作協議,使用華大智造的國產測序儀,擺脫進口測序儀的限制。甚至還順手將原本由國外生產的測序試劑用國產試劑進行替代,效果反而更好。第一個全國產、全自主的基因測序全流程在深圳誕生,標誌著中國從此打破了美國的技術壟斷,挽救了整個產業,有力地保障了中國的精準醫學安全。由於技術高度自主化,承啟在每個環節中得以不斷精進研究,能以定製化、專業性的服務滿足不同需求。在基因檢測行業領域,中國終於擁有了自主設計開發的話語權。新聞聯播播出這條新聞後,6月,美國從禁運名單中悄然撤下了基因測序設備。貿易戰還得靠硬科技才能打贏。

張弓在國際蛋白質組組織(HUPO)2017世界大會上做壓軸演講

自主精準的技術在2020年的新冠疫情中發揮了重要作用。靠著全套的精準檢測技術,承啟迅速開發了新冠檢測流程,為大量人群提供了核酸檢測,靈敏度名列前茅。2020年下半年開始,承啟大量承接了湖北地區的環境樣本檢測工作,多次在進口冷鏈貨物中檢測到新冠病毒,有效地守衛了國門。

中國確實少了一個動畫師,但多了一個生物學家。如果說張弓錯過了2003年非典時為社會盡一份心力的機會,那麼這次他可以驕傲地向世界宣布,18年前「成為一名真正的生物學家,提升中國的生物科技,在未來的健康威脅面前,保護國人」的願景,他做到了。

文章來源: https://twgreatdaily.com/497771943_120475353-sh.html