在過去的 2018 年，出現(xiàn)了一些基于 DNA 信息引人注目的新興技術(shù)，比如智商遺傳檢測、DNA 刑偵、新藥預(yù)測，并在這些領(lǐng)域取得了革命性的進(jìn)展。本文來自《麻省理工科技評論》生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域資深編輯Antonio Regalado在2019年開年之際撰寫的題為All the reasons 2018 was a breakout year for DNA data的專題文章，內(nèi)容略有增刪：

2003 年 4 月 15 日，由 6 國科學(xué)家共同參與的國際團(tuán)隊(duì)宣布完成人類基因組圖譜。這個(gè)耗資 30 億美元，被譽(yù)為生命科學(xué) “登月計(jì)劃” 的研究項(xiàng)目，為人類揭開自身奧秘奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

人類基因組圖譜的繪就，已經(jīng)成為人類探索自身奧秘史上的一個(gè)重要里程碑，也被很多分析家認(rèn)為是生物技術(shù)世紀(jì)誕生的標(biāo)志。

然而誰能想到，僅在十多年之后，隨著技術(shù)的發(fā)展和成熟，完成全基因組測序的成本已經(jīng)從當(dāng)年的 30 億美元，逐漸降低到數(shù)十萬美元，數(shù)千美元甚至更低。市場上也出現(xiàn)了眾多面向大眾的消費(fèi)級基因檢測產(chǎn)品。

（來源：麻省理工科技評論）

通過對個(gè)體的基因檢測，可實(shí)現(xiàn)對罹患多種疾病的預(yù)測，病對個(gè)體的行為特征提供更加深刻的見解。除了大家熟知的無創(chuàng)產(chǎn)前基因檢測、新生兒遺傳疾病篩查等應(yīng)用之外，個(gè)體基因檢測還可以鎖定個(gè)人病變基因，實(shí)現(xiàn)提前預(yù)防和治療。

比如在個(gè)體基因檢測產(chǎn)品中，通過對個(gè)體樣本 DNA 數(shù)據(jù)的分析，能夠解讀出癌癥、代謝疾病、精神疾病等的風(fēng)險(xiǎn)，還能夠解讀出個(gè)體的藥物適應(yīng)性、運(yùn)動(dòng)天賦、酒量等信息。

隨著全世界數(shù)百萬甚至上千萬個(gè)體完成了個(gè)人基因組數(shù)據(jù)的解讀和分析，在過去的 2018 年，已經(jīng)出現(xiàn)了一些基于 DNA 信息更加引人注目的新興技術(shù)，比如智商遺傳檢測、DNA 刑偵、新藥預(yù)測，并在這些領(lǐng)域取得了革命性的進(jìn)展。

我們也已經(jīng)迎來一個(gè)由 DNA 數(shù)據(jù)所帶來的革命性時(shí)代。

DNA 大數(shù)據(jù)

經(jīng)過全世界政府和商業(yè)層面的努力，目前已有超過 2500 萬人進(jìn)行了 DNA 檢測。而國家基因庫以及大型商業(yè)公司中這數(shù)以百萬計(jì)的人類基因數(shù)據(jù)，已經(jīng)能夠提供更多具有吸引人的 DNA 報(bào)告。

圖 | 商業(yè)公司想消費(fèi)者提供的 DNA 檢測試劑盒（來源：麻省理工科技評論）

比如，世界上最大最知名的家譜網(wǎng)站公司 Ancestry 提供的 AncestryDNA 基因檢測服務(wù)，通過基因檢測來告訴消費(fèi)者他們的祖先來自哪里。

人類基因組含有 30 億個(gè)堿基對，近十萬個(gè)基因。而人類的遺傳性狀都是由基因控制，相當(dāng)多的性狀異常也就表現(xiàn)為遺傳病。致病基因的分離一直是理解遺傳性疾病機(jī)理的關(guān)鍵，也為疾病診斷和預(yù)防帶來無窮潛力。

人類基因組計(jì)劃之所以得到全球矚目，一定程度商是因?yàn)樗鴮@一意義非凡的目標(biāo)做出的承諾。但是為了更好地理解基因組數(shù)據(jù)，科學(xué)家們意識到需要一次性研究盡可能多的人類。

發(fā)現(xiàn)和克隆基因的過程，被形象地成為基因狩獵。2018 年，幾次基因狩獵首次打破了百萬記錄。這些基因狩獵包括找尋失眠和教育成功的基因根源。

毫無疑問，一個(gè)人的教育程度部分取決于基因。例如，對同卵雙胞胎分開的研究表明他們最終教育程度非常相似。然而，直到最近，科學(xué)家還沒有找到影響人類行為的基因的工具。

（來源：麻省理工科技評論）

2018 年 7 月 23 日，Nature Genetics 發(fā)表的一項(xiàng)有史以來規(guī)模最大關(guān)于人類認(rèn)知的基因研究，揭示出 1000 多個(gè)基因與教育程度的關(guān)聯(lián)。這項(xiàng)由 40 個(gè)機(jī)構(gòu)研究人員完成的工作，涉及 110 萬人的 DNA。通過建立的一個(gè)評分系統(tǒng)，可以通過檢查一個(gè)人的 DNA 粗略地預(yù)測某人受教育程度。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，研究者們利用了國家生物樣本庫，并且從著名的基因檢測公司 23andMe 獲得了幫助，這家公司的用戶也能夠參與到研究中來。

智商篩查和定制嬰兒

基因不僅會(huì)影響我們的外表，還決定了我們是怎樣一個(gè)人。現(xiàn)在一些科學(xué)家提到，DNA 檢測可以讓我們做出合理推測——孩子未來會(huì)是怎樣的智商水平。

這或許也就是從今年開始，人類全基因組預(yù)測風(fēng)險(xiǎn)盛行的原因之一?；?DNA 的多基因評分可以判斷一個(gè)人得乳腺癌、上大學(xué)、甚至長到進(jìn) NBA 所需身高的幾率。

雖然我們不能回答的問題是我們真的應(yīng)該使用這一信息嗎？但在 2019 年，一些基因檢測公司，如 23andMe 和 Color Genomics 或許會(huì)推出商業(yè)化的基因預(yù)測服務(wù)。

這正像是科幻小說改編的電影《千鈞一發(fā)》（Gattaca）中一樣，一個(gè)孩子是從培養(yǎng)皿中孕育而來的世界。目前，體外受精 (In Vitro Fertilization) 中心已經(jīng)可以做基因檢測，以避免后代患上嚴(yán)重疾病的風(fēng)險(xiǎn)。

（來源：麻省理工科技評論）

2017 年，《麻省理工科技評論》曾獨(dú)家報(bào)導(dǎo)過位于美國新澤西州的公司 Genomic Prediction。提到他們已經(jīng)準(zhǔn)備好做胚胎試驗(yàn)，來對胚胎未來的教育潛能進(jìn)行打分。

所以，CRISPR 基因編輯嬰兒已經(jīng)不是什么新奇事了，“定制嬰兒”已經(jīng)有了。

制藥公司等待的革命性工具

1977 年 1 月，由著名的弗雷明漢心臟研究領(lǐng)導(dǎo)的五項(xiàng)具有里程碑意義的健康調(diào)查，報(bào)告了一項(xiàng)關(guān)于高密度脂蛋白膽固醇（即 “好膽固醇” ）的 “驚人” 啟示。研究人員發(fā)現(xiàn)，人體血液中的高密度脂蛋白含量越高，心臟病發(fā)作的風(fēng)險(xiǎn)越小。

事實(shí)上，高密度脂蛋白膽固醇是 50 歲以上人群心臟病風(fēng)險(xiǎn)的唯一可靠預(yù)測因素。從那時(shí)起，人們認(rèn)為高密度脂蛋白膽固醇和心臟健康之間的關(guān)系非常強(qiáng)大，甚至很難想象高密度脂蛋白膽固醇在預(yù)防疾病過程中不起基本作用。這使得制藥公司花費(fèi)數(shù)十億美元開發(fā)和測試升高高密度脂蛋白膽固醇的藥物，期望能夠預(yù)防心臟病發(fā)作，挽救生命，并收回投資。

然而，這些藥物普遍失敗了。正如 2016 年紐約時(shí)報(bào)的頭條所宣稱的那樣，“膽固醇藥物對心臟健康沒有影響?！?/p>

問題是：為什么？

一種可能性是，盡管有相反的跡象，高密度脂蛋白膽固醇在心臟病中沒有任何機(jī)制作用：簡而言之，兩者沒有因果關(guān)系。也許高密度脂蛋白膽固醇不能保護(hù)我們免受心臟病發(fā)作，它只是一個(gè)良好的心臟健康的標(biāo)志。

果然印證了那句話：相關(guān)性不是因果關(guān)系?？梢哉f，所有醫(yī)學(xué)和公共衛(wèi)生中最重要的問題是如何判斷哪些相關(guān)性是因果關(guān)系，哪些不是。

如今，研究人員正在使用一種遺傳學(xué)新工具，可以讓他們確定慢性病的真正原因。研究人員表示，通過使用人與人之間天生的遺傳差異，例如，篩選哪些對動(dòng)脈中的膽固醇水平更高敏感性的患者，研究人員現(xiàn)在可以以更少的努力和費(fèi)用模仿那些必要的大型試驗(yàn)，就能確定降低高密度脂蛋白的藥物是否真的有益。

這種名為孟德爾隨機(jī)試驗(yàn)（Mendelian randomization）的新技術(shù)，已被制藥公司用于制定數(shù)十億美元的決定，以決定采用哪種藥物。

難以想象，你或許已經(jīng)是一個(gè)龐大的隨機(jī)試驗(yàn)的一部分。這是真的，至少一些遺傳學(xué)家認(rèn)為你是的。遺傳學(xué)分析使用人們的醫(yī)學(xué)信息，來預(yù)測什么新藥對其有效、什么新藥對其沒效。

DNA 偵查

2018 年 4 月，美國加州警方通過 DNA 數(shù)據(jù)庫，在加州首府薩克拉門托附近的西特勒斯海茨市（Citrus Heights）逮捕了一名 72 歲退休警員 DeAngelo，指控他涉嫌在上世紀(jì)七八十年代犯下一系列***和謀殺案，并認(rèn)為他就是當(dāng)時(shí)轟動(dòng)一時(shí)的金州殺手 (Golden State Killer)，也被稱為東區(qū)***犯 (East Area Rapist)。

圖 | 臭名昭著的金州殺手（來源：RANDY PENCH/TNS/NEWSCOM）

自 4 月份第一例懸案解決以來，美國 DNA 刑偵的洪閘已打開，多例 “懸案” 正在以一種創(chuàng)紀(jì)錄的速度被解決。一位遺傳系譜學(xué)家 CeCe Moore 表示，她從四月開始，已經(jīng)找到了 27 位殺人犯和***犯。

在這些案件的破解過程中，調(diào)查人員可以將長期未能結(jié)案的***謀殺案遺傳學(xué)證據(jù)，輸入可公開訪問的 DNA 數(shù)據(jù)庫中，然后系譜學(xué)家可以用遺傳信息匹配遠(yuǎn)親以找到可能的嫌疑人，這種偵查結(jié)合了 DNA 數(shù)據(jù)、出生記錄和社交媒體資料。

獲得的 DNA 數(shù)據(jù)越多，越容易找到落下血液或毛發(fā)的人。這也是加利福尼亞州的殺人犯被抓獲時(shí)所得到的經(jīng)驗(yàn)。系譜學(xué)家們也給出預(yù)測，很快將可利用 DNA 數(shù)據(jù)庫解決數(shù)以百計(jì)的罪案。