贝瑞基因CEO周代星：没有遗传疾病的未来还有多远？从基因测序到基因编辑

编者按：基因构成的23对染色体，就好比一本有23个篇章的生命之书，怎样通过对基因的“读”和“写”来破解生命之书，实现一个没有遗传疾病的人类未来？今天，与您分享贝瑞基因CEO周代星博士在君联资本CEO CLUB第十七届年会上的精彩演讲。君联资本于2011年投资的贝瑞基因（000710.SZ）2017年成功借壳上市。

贝瑞基因 CEO周代星

用基因谱写生命之书

我们先从基因究竟是什么开始。一个人有几万亿个细胞，几乎每个细胞都有一个细胞核，细胞核里面有DNA，如果像拉弹簧一样把DNA拉直，就会看到由GATC四个部分组成的化学成份，我们称为碱基组成的双螺旋链，每个基因就是一段DNA的序列，把它组合起来，就成为一个有功能的单位。

基因是在人的细胞内组装成的23对染色体，可以看作一本书的23个篇章。

如果有一些篇章，或者有一部分出现问题的话，对人会产生很大的影响。我就按照这些篇章可能出现什么样的异常，这些异常导致什么样的问题开始。

比如唐氏综合征，就是21号染色体整个篇章重复了一次。

这个疾病是1866年英国医生唐?约翰发现的，但一直到1956年左右，才发现这个疾病的机制，所以人对疾病的认识实际上是要花很长的时间才能够知道最终原理的。

如果不是整个篇章出现问题，而是部分篇章出现缺失或者重复会导致什么问题呢？

比如22号染色体，有一个片断缺失了，最有可能导致小孩兔唇，70%的几率导致先天性心脏病，30%的几率导致肾脏疾病。

如果只有一个文字出现错误会导致什么问题呢？

单一的碱基突变有的时候也会产生很大的问题。最典型、最普遍的一个就是色盲，每12个男性里面就有一个人是色盲。

有人会问，基因突变一定导致疾病吗？会不会产生像超人那样的特异功能？

当然，突变并不一定都导致疾病，也有一些突变会给人带来功能上的提高，但是到目前为止，没有看到像电影里面那样的“超能力”，能够数得上的也就是几个功能的增强，比如说耐力的增强，比如说有些人睡觉不需要那么长的时间。

如果把现在知道的遗传疾病综合起来，这个表里列的是最重要的几个遗传疾病。

频率最高的疾病是自闭症，70个小孩里面就有一个是自闭症，以前数据认为30%的自闭症患者是遗传因素导致的，30%是环境因素导致的，还有剩下30%多不清楚原因。最新的研究认为，由遗传因素导致的自闭症比例占到75%。

如果把这些疾病全部综合起来，每20个人里面就有一个人是携带某种遗传的突变信息，跟正常人不一样，所以由遗传导致的综合发病率是1/20。

当然也有基因突变在后天发生，比如肿瘤的出现。

怎样破解生命之书？

人类的历史也是发现疾病的历史。

2001年，人类破译了基因组，对疾病的认识有了飞速的发展；到2009年，能把各种疾病定位到染色体上，画出23对染色体上对应的疾病图谱；到2017年4月，这个图谱已经密密麻麻了，7000多种疾病被定位，而且这个数量每天都在增加。

代表人遗传的信息分布在30亿个碱基组里，怎么使用这些信息？怎么知道某个人有哪种疾病？能不能通过一种简单、便宜而且有效的方法检测出来？

基因测序的超摩尔定律

基因测序工作经历过三代测序仪的发展：

第一代测序方法（1978年—2001年）。

1978年，英国一个叫Sanger的人发明了Sanger测序法，他后来获得了诺贝尔奖。基于他的技术设计的第一代测序工具，到2001年测出人类第一个基因组数据，

30亿个碱基组，历时13年，花费30亿美元，这种价格应用到个人身上是不可能的。

第二代测序方法（1997年至今）。

从1997年起，全世界就开始研发一种更简单、方便、便宜的测序方法，直到2006年，出现了基于第二代测序方法的第一台测序仪，历时十年左右，我个人有幸参与了这个过程。这个测序仪叫NovaSeq，

一天可以产出3个TB的数据，从统计学上测算，相当于30个人的基因组数据，成本差不多是800美元一个基因组，随着技术进一步突破，几年之内可降到100美元左右。

第三代测序方法。

最新的测序技术原理上能够把成本降到更低，把检测时间缩到更短，但是现在还没有实现，这是一个潜在的测序仪革新。

人类基因组测序的成本，2006年以前平均18个月会下降一半，刚好遵循了摩尔定律；而2006年之后，由于第二代测序技术革命，平均6个月测序成本会下降一半左右，我们称为

超摩尔定律。

这个速度促进了行业的巨大发展，对个人测序的应用也产生了很大的影响。

技术发展这么快，有什么样的应用呢？能不能在小孩出生之前，就可以直接测遗传疾病？

刚才提到，每20个人里面就有一个人会有不同程度的某种遗传疾病，那能不能迅速地把这个疾病给测出来？

基因测序的应用

（1）无创产前基因检测：NIPT

有一个检测的方法叫NIPT（无创产前基因检测），

它能替代传统的羊水穿刺方法，只需抽取孕妇的外周血，就能通过基因测序来判断胎儿是否有染色体异常。这种方法大大地降低了孕妇的痛苦和检测的风险。目前，检测最广泛的是T13、T18、T21三对染色体。T21染色体异常就是我们常说的唐氏综合征（先天愚型），T18染色体异常俗称爱德华综合征，是仅次于先天愚型的第二种常见的染色体三体征。

NIPT检测结果的精确度是医学史上没有见过的，比如说阳性预测值（PPV）是一个很重要的指标，无创检测后说这个小孩是有病的，那真正的有创穿刺取材诊断之后，得病的小孩有多少，95%（编者注：传统的血清学筛查PPV不到5%）！漏检率低于万分之零点三，即十万个人查完以后漏掉的只有两到三个，这是非常精确的检测。

我们在国内进行产品化，把NIPT规范落地到各个医院里面去。这几年来人们接受的程度越来越高，有的省份应用比例已经高达30%左右。这个技术是香港的卢煜明教授发明的，从中国走向全世界，全球109个国家正在逐步采用，市场需求非常高，而且在不断增长。

（2）NIPT+

我们最近掌握了一个技术叫NIPT+，可以测一百多种疾病，正在国内一个省进行试点，刚好上星期美国贝勒医学院也发布了他们的检测结果，综合对照之后，我们的精确度差不多是他们的十倍左右，

所以在这个行业里，做遗传疾病的检测，我们现在超过了美国，达到世界先进的水平。

下一步究竟是什么？去年，我们的合作者卢煜明教授发表文章说，把父母的基因型跟小孩的基因型结合在一起，只要抽取母亲的外周血就可以知道这个小孩所有的基因的信息。这是一个很重要的发现，就是说小孩还没有出生，我们就能知道他今后是不是会有遗传性的心血管疾病，是不是会有像电影演员安吉丽娜朱莉那样的乳腺癌疾病，老的时候会不会得老年痴呆症等等。

基于基因信息的治疗

建立基因大数据库。

现在做基因大数据成本比较高是一个问题，但更大的问题是这些信息获取了之后怎么解读？怎么用？只有建立一个中国人的遗传疾病数据库，才能够知道我们有哪些遗传疾病，在哪个位点上出现了问题，发病率有多高，这对行业发展是非常关键的。我们投入了大量时间、资金以及人力建设基因大数据库，目前拥有43万中国人的基因组信息，而且每天都还在增长。

基于数据库，可以看到中国人群遗传病分布的地域特点。

比如蚕豆病，广西和广东的发病率比较高。再如耳聋甲状腺肿综合症，主要出现在青海和安徽。还有国内认知度比较高的地中海贫血病，主要在广西、广东、湖南南部、福建这一带出现。这些遗传疾病有很明显的地域特征，什么原因现在还不知道，这是非常值得研究的。

发现哪些人有什么疾病之后，如何治疗？

我们正在检测一个疾病，叫SMA（脊髓性肌萎缩症），发病率比较高，5000个小孩里面会有一个得SMA，如果不给以辅助的话，只有8%的小孩能够活过20周。最近在治疗方面有一个非常大的进步，几个星期前发表在新英格兰医学杂志（NEJM）上的一篇文章表示，可以用一个叫AAV的病毒载体把能修正SMA的基因载到小孩体内进行治疗。他们对15个患病的小孩做了实验，在他们出生后两三周的时候注射，现在这15个小孩能坐也能走，跟正常人没有任何差异。这是一个很重要的方向，将遗传疾病在早期筛查出来，然后用AAV或者类似的基因疗法去做治疗。

没有遗传疾病的人类未来

2012年出现了人的基因编辑。基因测序可以把基因序列给读出来，我们称之为解读，基因编辑的出现实际上是对基因进行改造和编写，

读和写两个结合起来，将是我们研究的重点。

如果能够实现的话，未来的医疗体系有可能会是这样：

小孩还没有生出来之前，先通过基因的检测，获取他的基因信息，然后存储到云里面，这个信息一辈子可以用。

在这个小孩一生中，任何一次进入医院，都可以通过某个手段，比如手机，很快获取他的基因信息，然后通过读写功能，把这个基因进行改造，从而得到治疗。

如果这个能实现的话，人类的未来会是一个没有遗传疾病的未来，或者是一个遗传疾病完全可以被干预的未来。

这样的一个社会，可以减少很多疾病痛苦，节约因疾病消耗的巨大资源。

北京贝瑞和康生物技术有限公司（以下简称贝瑞基因）成立于2010年5月，是致力于应用高通量基因测序技术，为临床医学疾病筛查和诊断提供“无创式”整体解决方案的研发型生物科技公司，是将基因测序技术实现临床转化的行业领导者。贝瑞基因的研发团队由高扬博士与曾经参与高通量测序仪设计和研发的周代星博士带队，由高通量测序领域和临床基因检测领域内顶尖的实验、研发、生物信息分析专家组成，并与领域内全球知名的研究机构建立了合作关系。贝瑞基因已成为全球领先的高通量测序技术及应用研究中心。公司于2017年8月成功登陆A股主板上市。

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