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对话二代测序技术开发者Shankar Balasubramanian:创新只在盲从之外

经济观察网 记者 张铃 10月13日,国际著名化学家Shankar Balasubramanian抵达中国香港,为次日参与2023未来科学大奖周科学峰会做准备。

对话二代测序技术开发者Shankar Balasubramanian:创新只在盲从之外
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Shankar Balasubramanian是9月21日揭晓的2023年引文桂冠奖化学奖的得主,该奖项有“诺奖风向标”之称;他同时是2022年生命科学突破奖获奖者,这是全球奖金最高的科学奖,被称为“豪华版诺贝尔奖”。

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本次香港之行,Shankar Balasubramanian将与香港中文大学医学院副院长卢煜明、2018年诺贝尔化学奖获奖者Gregory Winter、1989年加拿大盖尔德纳国际奖获奖者麦德华等著名科学家一起,在科学峰会的生命科学专场-创造范式转变专题研讨会上进行讨论。

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研讨会上,Shankar Balasubramanian将以《脱氧核糖核酸:它想告诉我们什么?》为题,围绕“DNA表观遗传学”、“天然、改性核碱基”以及“G-四联体的四链DNA结构”方面的工作进展,进一步剖析DNA传达指令的额外机制。

“我期待能从这次峰会中了解到更多前沿科学动态,并与其他科学家和学生互动。”Shankar Balasubramanian告诉经济观察网。

Shankar Balasubramanian 图源:未来科学论坛

Shankar Balasubramanian是二代测序技术的主要开发者。1998年,他与David Klenerman、Pascal Mayer等两位科学家一起开发出了俗称Solexa Sequencing的二代DNA测序技术,为生物研究带来了革命性变化。

在这项技术出现之前,对一个完整的人类基因组进行重测序需数月时间,花费数百万美元,现在这项工作得以在一天内完成,成本仅600美元。这带来了一场生物学革命,从细胞生物学、微生物学到生态学,再到法医学和个性化医疗,都受到这项技术的重大影响。

一个重要的例证是,如果没有三人开发的二代测序技术,新冠大流行期间,人类几乎不可能在短时间内识别和鉴定病毒、快速完成核酸试剂盒及疫苗研发、实时监测新的遗传变异。

在开发Solexa测序技术时,Shankar Balasubramanian常常和同事在校园酒吧中边喝边聊,许多想法在这样的讨论中逐渐成型,这个颇具传奇色彩的科研故事在此后数十年常为人称道。

“创新只在盲从之外”,Shankar Balasubramanian告诉经济观察网,科学家应该选择一个值得花至少10年时间去研究的问题,然后坚持下去。

以下是经济观察网与Shankar Balasubramanian的对话:

经济观察网:因为开发二代DNA测序技术,你成为2022年生命科学突破奖、2023年引文桂冠奖化学奖得主,这项技术为人类带来了哪些可能?  

Shankar Balasubramanian:简单来说,在基础生命科学研究中,全基因组测序这项技术改变了我们探测DNA、RNA和与其相互作用的蛋白质功能的能力。

全基因组测序的临床应用包括癌症的检测和癌症亚型分层确认,准确的诊断有利于选择最合适治疗方式。常规筛查中,通过对血液中细胞游离DNA(cell-free DNA)的深度测序有望实现癌症的早期检测;在罕见病领域,由于很难诊断和分类,而且往往有遗传原因,全基因组测序可以确定罕见病的遗传机制,同时有潜力实现早期诊断罕见病、提供治疗,或者识别未来治疗罕见病的药物靶点。

此外,病原体的快速测序可以帮助识别传染病的爆发,并监控病原体突变体的出现和传播。新冠肺炎大流行就是一个例证,在这场大流行中,SARS-cov2病毒首次通过第二代测序技术(NGS)进行识别,并通过对感染患者的病毒进行测序并全球追踪,从而实现前所未有的全球监测。

经济观察网:据说你和合作者曾在校园酒吧中展开讨论,由此诞生了Solexa测序技术,是否许多创造性想法往往发生在不经意之间?

Shankar Balasubramanian:我和我的同事经常去当地一家名为the Panton Arms的酒吧边喝边聊。确实,在多次这样的酒吧讨论中,关于Solexa测序技术的大部分想法逐渐成型。我认为,具有可行性和应用潜力的创造性想法,都源于围绕概念和需求的迭代、创造性思考。

经济观察网:一开始进入DNA测序领域的原因或者契机是什么?这个领域最吸引你的地方是?

Shankar Balasubramanian:剑桥大学的历史几乎也是一部DNA研究发现和进步史,所以我对DNA产生兴趣是很自然的一件事。理解分子结构如何产生功能是一项基本的化学追求;在这方面,DNA是一个很好的研究分子。我的职业生涯致力于从三个方面研究DNA:对DNA中的初级编码(遗传信息)测序,对动态编码(表观遗传学信息)测序,以及DNA的二级结构研究(例如四螺旋等)。

经济观察网:你曾将科学发现转化成一家初创公司,如果要给更年轻的科学家做科研转化的建议,你会说什么?

Shankar Balasubramanian:无论接下来要做什么,扎实的科学基本功都十分重要。大胆思考,去做一些与现有技术存在不同质地或数量级更好的事情。将一个科学想法付诸实践需要时间、资源和大量努力——但是如果结果具有潜在的变革性,这是值得的。

经济观察网:你职业生涯中最困难的时候是?

Shankar Balasubramanian:在我的职业生涯之初,作为独立研究员的那个阶段是非常具有挑战性的,但也很令人兴奋。在一个没有资金、没有设备、没有同事、没有以往研究成果,经验也十分有限的空实验室里,我必须努力工作、保持乐观,同时对从无到有、取得初步进展、最终取得成功的过程全身心投入。在职业生涯的早期阶段,对未来无限可能性的想象可以极大地激励人。

经济观察网:你觉得科研工作者最重要的品质是什么?

Shankar Balasubramanian:创新只在盲从之外。仔细选择一个值得你花至少10年时间去研究的问题,然后坚持下去。

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