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虽然基因芯片的未来看上去很光明,但是在它的身上还是有一些“小瑕疵”。
由于基因芯片是一个多学科高度交叉的领域,必须依靠多学科的科学家和工程技术人员通力合作才能完成。基因芯片技术原理并不复杂,中国已具有实际能力。但芯片如何实现各种相关技术的整合,成为中国发展基因芯片的难点。
基因芯片要承受酸、碱等物质侵蚀
“我们现在能做基因芯片,但是做出来的东西和国外的相比,档次上要差一些。”上海天昊生物公司方案专家丁达博士告诉记者,这些差距主要体现在准确性、稳定性等方面,也就是说有时候每次测的数值可能都不太一样。对此王笑峰深有体会,他在做实验时就遇到过这样的情况,“有时检测10万个点,最后只出来95000个点,而其余5000个点就检测不出来了。”
北京华大基因研究中心医学事业部主任甄二真告诉记者,造成差距的原因包含一些很基础的原因,比如制作芯片的材料,它们要能够承受酸、碱等不同物质的侵蚀。此外基因芯片涉及的基础技术众多,还有精密机械加工、微加工等相关工业技术等等,这些都是我们的弱项,一项新技术带起来的是身后一系列的技术革命,这些都做起来了,才能将最终的产品做好。虽然现在国内基因芯片发展得很繁荣,但是我们要想不落后于西方,也应该有人来解决这些基础的问题。“如果还是只纠结于上层的产品,未来将会输得很惨。”
疾病是很多基因的综合结果
我们的医学是由有限的已知和无限的未知组成的。未知对于医学来说,才是常态。而芯片这一横空出世的手段,似乎让人们看到了人类干涉造物主的能力。
但是事实上,芯片能做的并没有那么多。
基因和疾病并不是简单的一对一关系,并不是说发现了某一个基因,或者某几个基因,就能确定这个人就是患了这种病。只有非常少数的单基因病,能因为发现了某个特定的基因位点而断定病情。而对大多数疾病来说,影响它的是很多基因的综合结果,越是人群中常见的疾病,比如高血压、糖尿病等,越有这个特点。
“基因对疾病有一个‘贡献率’的概念,这个基因贡献一点,那个基因贡献一点,虽然每个都不是直接导致疾病的元凶,但是在这些基因的共同作用下,病人患病的风险就大大增加了。”王笑峰说,基因和疾病之间不是因果关系,而是一种联系。所以如果靠基因芯片这种方法,想要检测出所有疾病是超越了基因芯片的能力的。
医学局限性造成基因芯片“漏诊”
还有人质疑,认为基因芯片有时也会“漏诊”。对此,一位从事芯片研发的科研人员告诉记者,出现这种情况只能说是医学的一些局限性造成的。比如对于微生物检测来说,它有一个浓度的关系。任何一个检测手段都有一个最低的检测线,假设最低的检测线是检测出十个病毒才算有问题,那么被测样本如果只有一个病毒存在的话,检测的结果就可能会是“通过”。
而对于遗传性疾病的检测来说又不太一样了。如果以检测耳聋芯片为例,芯片上测的是9个位点。这9个位点占所有常见遗传突变位点的85%。而另外15%的位点也是会导致耳聋的,但是由于太罕见了,没有足够的样本量制成,医学上就不允许放在检测芯片上。所以,在诸多检测者中,确实可能存在恰巧就在这15%中,没有被检出的情况。
但是从学术上来说,这个不能算“漏诊”,因为任何一个科学手段都不是尽善尽美的,检测覆盖的范围是有限的。
不管是基因芯片还是其他种类的生物技术,它们诊断疾病的作用都是有限的。芯片只是一个检测的手段之一。确定一个疾病,需要若干个检测指标综合起来,比如在医院结合影像学手段、病理切片等,多种手段综合起来,才能比较准确地对疾病下一个判断。
而且在基因技术飞速发展的今天,基因芯片似乎也不是唯一独领的新成果。丁达告诉记者,“下一代测序技术”在某种程度上,比芯片还要顶尖。因为芯片技术只能根据已知的基因图谱制作探针,进行检测,也就是说芯片只能对已知的东西进行检验。而“下一代测序技术”可以发现一些以前没有检测到的基因。 简而言之,如果想发现新东西,做探索性的实验,测序似乎是个更好的选择。
但是他也认为,从科学角度上来说,谈不上谁比谁更高级。没有一项技术是万能的,很多技术是互补并存的。而在现实中,也已有科学家将这两者完美结合,在一些研究中先用第二代测序获得基因组序列,然后根据已知的基因组序列设计芯片,再用基因芯片来进行大量样本的分析。
基因芯片发展谨防陷入误区
在中国,做基因芯片的机构多种多样,大到国家级的中心,小到私人的生物科技公司都在这个领域中显示自己的十八般武艺。
在甄二真看来,一些机构打着基因芯片的名号在做的东西,可能并不是真正意义上的基因芯片。“根据美国国立卫生研究院(NIH)对芯片的定义,一个是高通量,一次检测得到大量的信息;另一个是要分析出有价值的信息,也就是说,要拿出别的检测方法提供不出来的东西。只有这两个定义都符合,才能真正称之为基因芯片。”
“现在这个问题比较混淆。很多人用本应发挥更大作用的芯片做出的东西,却并不比别的手段做出的成果优秀。”甄二真说,现在设备技术的提高很快,实验室检测也全自动化了,虽然也是一个一个基因位点的检测,但是他们给出的时间和成本,并不比芯片的多。
造成这种局面的原因,是一些机构看出“现在做芯片是能拿到钱的方法”,所以也积极发展芯片。而他们的芯片做出的东西,检测出的成果,不会超过实验室不用芯片检测的结果。
在甄二真看来,“拿出有价值的东西”,是基因芯片的生命线。基因芯片的一大特点就是它应该发现一些新的、有价值的东西,而这个很多人都忽视了。他用淋巴癌的检测给记者举了一个例子。
淋巴癌中有一种大细胞性的B淋巴细胞癌的治愈率很低。但还是有些人能够治好。所以美国有2间实验室,一个检测了已知的43个基因位点,一个检测了已知的35个基因位点。他们把有关这个疾病的整个基因的各种表达找出规律进行分类。最后发现,这种淋巴细胞癌能分出两种,A型是治不好的,而B型的治愈率是90%。这个革命性的成果虽然不是用芯片的方法检测的,但是它的意义重大,因为它将以前几乎只能是“闭着眼乱治”的癌症,分成了两类,而这将拯救无数人的生命。
“如果这项检测能做成芯片,这才是芯片真正的意义所在。”从芯片的检测中,一定要拿到比常规检测更多的信息,分析出一些更新的结果。像淋巴癌的这项研究,就是通过研究全部已知的基因,综合分析出了革命性的结果。但是遗憾的是,这项成果目前还没有一个实验室能做成芯片产品。
“在国外研究申请基因芯片项目的资金,必须符合高通量和拿出有价值结果这两个定义,不然他们是不会批准研究经费的,而这一点在国内还是比较欠缺的。如果这点想不通,我们在这方面的研究就一定会落后于西方。”甄二真说。
基因芯片通过一系列技术手段固定细胞或细胞内相关基因或蛋白的生物信息
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