不惑之年再啟程
在讀博期間，李明輝博士主攻的是動(dòng)物遺傳圖的構建。為了更貼近人類(lèi)健康與臨床，李博士在中國科學(xué)院和生物芯片上海國家工程研究中心聯(lián)合培養的博后工作期間，開(kāi)始了肝癌甲基化異化譜方面的研究，主要對包括肝癌的應用甲基化進(jìn)行診斷、分型以及預后等方向。正是這段經(jīng)歷，讓他與甲基化的表觀(guān)遺傳修飾結下了不解之緣，為之后從事科技服務(wù)行業(yè)奠定了科研基礎，為表觀(guān)星圖計劃的成立提供了初始契機。
2017年啟動(dòng)的“中國十萬(wàn)人基因組計劃”，是我國在人類(lèi)基因組研究領(lǐng)域實(shí)施的首個(gè)重大國家計劃，通過(guò)收集十萬(wàn)人的基因組、表型和暴露組等數據，繪制中國人精細基因組圖譜，來(lái)研究疾病健康和基因遺傳的關(guān)系。“但該計劃還缺少重要的一環(huán)，”李博士一語(yǔ)中的，“人的復雜疾病是在環(huán)境和基因組的共同作用下導致的，而環(huán)境對于基因組的影響有可能是通過(guò)表觀(guān)遺傳的現象而產(chǎn)生的。如果把表觀(guān)遺傳方面的數據加入基因組計劃，將會(huì )對十萬(wàn)人基因組計劃產(chǎn)生錦上添花的效果，使珍貴樣本的數據更加完整。”
隨后，李明輝博士組建了表觀(guān)星圖技術(shù)團隊并負責十萬(wàn)人基因組甲基化計劃。被問(wèn)及為何不惑之年還選擇再出發(fā)時(shí)，李博士回答道，“在我十幾年的科技服務(wù)過(guò)程中，接觸到了包括方案設計、數據分析、論文撰寫(xiě)等眾多項目?jì)热?。這當中也看到很多遺憾，比如課題因經(jīng)費不足，不能進(jìn)行全方面的實(shí)驗設計而被迫選擇從某一角度進(jìn)行研究，但是這樣得到的數據并不具備代表性。另一方面，受限于甲基化研究的技術(shù)手段和價(jià)格，研究者往往會(huì )放棄這方面的研究。我們希望通過(guò)‘表觀(guān)星圖計劃’，能夠為中國科研提供自己的力量。”
表觀(guān)星圖計劃
表觀(guān)星圖計劃是國內首個(gè)大型甲基化組項目，通過(guò)與國內外基因組隊列計劃聯(lián)動(dòng)，以及與Illumina公司的戰略合作，建立中國人甲基化基準數據庫，為表觀(guān)遺傳領(lǐng)域研究、應用和臨床檢測等建立基礎數據庫。該項目計劃首期將完成十萬(wàn)人甲基化芯片與大數據分析（2018年計劃招募首期星圖計劃參與課題，免費提供10000例DNA甲基化芯片用于項目研究），后期逐步擴大范圍，通過(guò)甲基化基準基因數據庫的建立，為科研和臨床研究，乃至臨床檢測等應用提供基礎數據庫，并建立相關(guān)標準，為國內各科研單位和醫療機構的精準診斷和精準治療提供甲基化層面的基因數據保證，同時(shí)為全球華人的精準診斷提供更為精準的參考。
對于合作，表觀(guān)星圖團隊會(huì )優(yōu)先選擇如醫院、科研院所、大學(xué)等有基礎的單位。對于一些來(lái)自社會(huì )力量的合作需求，李博士表示，也會(huì )基于科研意義進(jìn)行選擇性合作。另外，由于目前的科研主要關(guān)注健康領(lǐng)域，對于一些老百姓感興趣的內容，比如與年齡、長(cháng)壽相關(guān)問(wèn)題等，如若在表觀(guān)星圖計劃中遇到，團隊未來(lái)可能也會(huì )開(kāi)展相關(guān)的趣味性研究。
作為計劃的首席科學(xué)家，李博士對表觀(guān)星圖計劃的未來(lái)充滿(mǎn)期待。“對于每個(gè)人而言，基因組是生來(lái)就固定的，但表觀(guān)基因組則會(huì )隨著(zhù)時(shí)間變化。這時(shí)候，患者的病癥就需要從基因組上的突變精細到表觀(guān)組學(xué)上甲基化的某些變異區分，而這些甲基化的變異又由那些非編碼RNA所調控，通過(guò)表觀(guān)星圖計劃，會(huì )把基因組、甲基化組等信息形成一個(gè)能夠充分利用的數據網(wǎng)絡(luò )，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )就相當于一個(gè)星圖，它能幫助每個(gè)人在“星空”中找到屬于自己的位置，患病的時(shí)候可以得到一個(gè)更精準的指導和治療。”李博士這樣暢想著(zhù)。
那么，該計劃何時(shí)能運用于臨床，讓老百姓獲益？李博士表示，當前世界各國都在為精準醫療努力，因為我國是一個(gè)多民族的國家，各個(gè)民族之間的基因組與表觀(guān)基因組之間也有系列的差異。但是，如果能通過(guò)某一患者的突變基因或變異的甲基化的位點(diǎn)以及表達改變的這種圖譜找到一個(gè)很接近的人，而后者剛好已經(jīng)得到有效的治療，那么就可以將該人的治療方法用于指導現在的患者。
李博士進(jìn)一步說(shuō)道，受限于已有的治療方法或者批準的靶向用藥的種類(lèi)，目前的腫瘤精準治療大多針對少數幾個(gè)基因的變異情況，很難考慮到其他基因的突變以及甲基化異常和基因表達的變化。未來(lái)，我們希望能通過(guò)多組學(xué)的模式更細致的對每一個(gè)體的變異進(jìn)行細分，對新的樣本進(jìn)行更加細致的指導。
AI碰撞生命科學(xué)
2月15日，Nature雜志以長(cháng)文形式發(fā)表AI和甲基化的最新研究成果，研究人員基于腫瘤組織DNA的甲基化數據，開(kāi)發(fā)了一個(gè)新的機器學(xué)習程序，可準確區分約100種不同的中樞神經(jīng)系統腫瘤。對于這項研究，李博士也有自己的見(jiàn)解：“這是一項非常有意義的研究，為未來(lái)我們對于腫瘤的研究提供了有效信息和指導。”
“當下，我們主要關(guān)注基因突變，實(shí)際上基因突變的原因極其復雜，所以需要加入一些其他組織的數據進(jìn)行輔助性分型或診斷；”李博士說(shuō)道，“對于中樞神經(jīng)系統來(lái)說(shuō)，腦細胞種類(lèi)繁多：近幾年通過(guò)對大胞神經(jīng)元的單細胞轉錄組與甲基化測序發(fā)現，人的腦細胞分為很多不同類(lèi)型的細胞，而這些細胞間的差異表現在不同表觀(guān)基因組修飾以后形成的轉錄組、蛋白組。如此多的腦細胞癌變以后，治療方式勢必也要進(jìn)行不同的劃分。所以在這篇文章中，作者建立了通過(guò)甲基化譜對一百多種中樞系統的腫瘤進(jìn)行劃分的標準，對我們以后對中樞神經(jīng)腫瘤的治療提供了有效的指導。”
鑒于人工智能和生命科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，李博士相信，未來(lái)兩者還會(huì )碰撞出更多的火花。他進(jìn)一步解釋道，“以現在的圖像識別為例，AI診斷的準確率已經(jīng)能夠超過(guò)大多數醫生。未來(lái)，臨床診斷將是一個(gè)基于系統生物學(xué)的研究，這其中的數據非常之大，涉及到的知識面和彼此之間的相互聯(lián)系相當復雜，單純靠某個(gè)研究機構或課題組進(jìn)行分析是非常困難的，這就需要人工智能對已有的知識進(jìn)行綜合，將它們整合成網(wǎng)絡(luò )，之后通過(guò)繼續學(xué)習及人工智能的方法對不同組學(xué)、來(lái)源的數據進(jìn)行有效的學(xué)習去指導科研及臨床治療。”
結語(yǔ)
采訪(fǎng)的最后，李明輝博士期待，這個(gè)由一群“老兵”攜手創(chuàng )建的新公司——中科普瑞，能為大健康事業(yè)貢獻一份力量。他表示，未來(lái)，表觀(guān)星圖計劃聯(lián)合中科普瑞將為中國的科研與臨床做出更多有價(jià)值的事情。
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