专访 | 基因编辑“大牛”George Church重磅言论：新基因编辑系统正在路上！

哈佛大学医学院的George Church教授，是基因测序和编辑（Gene Reading and Writing）领域的全球重要领军人物，一代和二代测序技术奠基者，CRISPR基因编辑领域的先驱。最近更被聘为马云“达摩院”护法之一。

导  读

2017年10月29日，鹍远基因邀请科学顾问委员会主席George Church 教授参观位于上海浦东的公司总部，并进行了深入的交流和互动。而在本次会议上，转化医学网受邀参加并对George Church 教授进行了采访。

话不多说，就让我们一起走进George Church 教授的世界吧！

01

您如何评价Broad研究所在单碱基基因编辑方面取得的重要进展？

里程碑式的单碱基编辑仍有其缺陷，Church实验室大文章正在酝酿

David团队的单碱基RNA编辑技术主要基于胞嘧啶，在David的研究取得这个重大成果之前，就有很多科学家已经开始关注针对胞嘧啶的单碱基基因编辑。

 

与这些发现相比更加重要的是我们目前究竟离我们理想的基因编辑还有多远？我们到底需要多久才能重新编写任何东西，编写任何人或者动物的基因组。当测序技术刚开始发展时，我们同样也只能够对非常少的碱基进行测序，但现在我们却能够完成对整个基因组，甚至是成千上万人基因组的测序。

 

我们的最终目的是对整个基因组进行精确的编写，虽然我们现在离这一目的仍有很远的距离，但单碱基基因编辑已经可以称得上是我们在实现这一目的过程中的里程碑式进展。

 

即便如此，单碱基基因编辑仍然存在很多不足。单碱基基因编辑只能完成对C到T或者A到G的转变，并不能完成对A到T或者片段删除，片段重复等相关的基因编辑要求。与最为理想的基因编辑技术相比，单碱基基因编辑仍然存在诸多缺陷。

 

与之前比，我认为我们的研究能够更好地接近理想的基因编辑。我们正在研究其他的基因编辑系统，我们也即将推出新的基因编辑方法，实现以更高的效率和更高的准确度对目的基因进行编辑。

02

桑格测序和下一代测序技术现已相对成熟，您认为测序技术的未来发展将是什么？

可穿戴，多维原位测序技术将成为测序的未来

基因编辑的基础是基因测序，现在看来，测序成本的逐年降低已经成为必然趋势。在未来，测序技术在价格降低的同时质量也一定能够得到不断的提高。

 

除此以外，基因测序还会有两种新的技术应用。一个是可穿戴式测序，我们可以通过这种设备实时监测人体和环境，记录人体对于不同环境刺激时的改变并进一步用于疾病的早期诊断。另一个方向是高精度测序，运用荧光原位测序（FISSEQ）等方法， 对每一个细胞的蛋白质、DNA、RNA在组织里进行三维测序。这种方法类似于病理切片，但是所得到的信息量远高于切片。

03

今后我们如何对测序结果进行解读呢？当拿到一份测序结果时，我们将如何判断一个突变是否和疾病相关？

数据共享与因果关系，测序技术转化的关键所在

这个问题也正是现在精准医学需要解决的。第一种方法是数据共享，不仅仅是基因组、SNPs等科研人员关注的层面上的信息，更应是临床上的数据。这也是个体基因组计划(personal genome project)所关注的重点，中国目前也在开展这一项目。

 

第二点是因果关系的确定。在人体上验证基因突变和疾病之间的实验困于伦理、成本和时间等因素的限制。我们将许多不同的组织压缩在一块很小的芯片上，组织来源于不同的人或器官，将不同碱基变化通过生物信息学等方式进行排序，通过在人造器官上改变碱基的方式，快速低成本的得到验证结果。 虽然这一过程不能完全模拟体内的环境，但足以证明剪辑变化和疾病之间的联系。关于这方面的研究我也发表了一些文章。

04

表观遗传学的研究不断深入，您对表观遗传在疾病诊断和预测的应用有何看法？

神秘而大有可为之地，基因测序进阶的下一个目标

在以前表观遗传是神秘的代名词，当你感觉自己研究状态很好的时候，就可以试一下研究表观遗传学。当然我们现在已经做得很好了，也会做得越来越好。

 

我介绍过的类器官（Organoid）就是通过表观遗传重编程一些转录因子实现的，现在我们已经可以通过这种方法制造任何我们想要的组织类型。当然表观遗传依旧很神秘。事实上目前没有一种疾病的发生是完全由表观遗传改变造成的，但是所有疾病都是通过表观遗传改变展现的。有些基因问题造成的疾病可以通过改变表观遗传的方式得到治疗。例如有几种肿瘤可以通过表观修饰改变细胞类型，让肿瘤细胞变成其他细胞类型，这样肿瘤就不再是肿瘤了。我认为类似这样的应用在将来还是很有希望的。

 

George Church教授的学生，鹍远基因创始人张鹍教授和高远教授则对George Church教授的回答进行了补充，指出基因组甲基化研究过程中样本累积的重要意义。目前，鹍远基因已加入了由复旦大学主持开展的中国个体基因组计划(China personal genome project),希望通过基因组信息的共享以及大数据技术的支持加快基因组相关研究的进展并解决相应问题。

 

鹍远团队和教授合影

除了基因编辑，测序技术以及表观遗传学的临床转化之外，现场记者也对George Church教授进行了有关合成生物学以及人工智能等方面的提问。

 

Church教授指出， DNA读取和编辑能力的指数级增长使得我们可以更容易地合成或修改蛋白质、细胞、甚至生命体等从DNA衍生出的其他物质或组织形式。当读取和编辑遗传物质成为可能，我们就可以利用这项技术来辅助器官移植，或是尝试基因疗法，通过增添或抑制基因来预防或控制疾病的发生，甚至逆转衰老。在医疗之外，合成生物学也可能会使得像将人脑和电脑连通交互这样的设想成为现实。

George Church教授接受复旦大学名誉教授的邀请

（转化医学网360zhyx.com）