生命的禮贊：盧煜明、施一公、鄧興旺、謝曉亮同臺講演 | 視頻
撰文 | 葉水送、陳曉雪、程莉、呂浩然
責(zé)編 | 李曉明
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每一個有夢想的人，都會心系未來。未來離我們有多遠？如果讓生命科學(xué)領(lǐng)域的學(xué)者來回答，大多數(shù)人的答案可能是“未來已來”，或者“未來正在發(fā)生”。
目前，生命科學(xué)領(lǐng)域正處于快速發(fā)展階段，如同上世紀(jì)初歐洲的物理學(xué)一樣。在那個天才出沒、大師云集的時代，居里夫人，玻爾、愛因斯坦用他們的發(fā)現(xiàn)塑造了我們認識客觀世界的思維。如今生命科學(xué)在基因組學(xué)、腫瘤免疫治療、結(jié)構(gòu)生物學(xué)等方面取得一系列突破成果。它們不僅改變了我們對生命的認識，同時也在實際應(yīng)用中，為人類帶來無限的福祉。
2017年1月14日，四位杰出的華人科學(xué)家在北京大學(xué)金光生命科學(xué)大樓舉行了一場別開生面的生命科學(xué)學(xué)術(shù)報告會——“生命的禮贊”。他們分別為“未來科學(xué)大獎”獲獎?wù)?、香港中文大學(xué)教授盧煜明、清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授施一公、北京大學(xué)講席教授鄧興旺、哈佛大學(xué)Mallinckrody講席教授謝曉亮。
此次會議主持人、北京大學(xué)理學(xué)部主任、《知識分子》主編饒毅在致辭中表示，“此會由北京大學(xué)理學(xué)部與未來科學(xué)大獎科學(xué)委員會共同主辦，我們今天很高興請到四位杰出的華人科學(xué)家，說囊括了中國四十年來在生命科學(xué)方面出產(chǎn)的一半杰出科學(xué)家，恐怕也未嘗不可？”
?會議主持人、北京大學(xué)教授饒毅
盧煜明：我們能不能把產(chǎn)前檢測做得更安全？
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饒毅介紹：
Dennis Lo（盧煜明）教授出生于香港，在“日落之國”——英國的牛津大學(xué)接受本科和研究生教育，1997年回到香港，在中文大學(xué)工作。從1997年至今，他發(fā)明和改進了“無創(chuàng)性胎兒診斷”（NIPT）。我們知道，現(xiàn)代醫(yī)療對中國來說是舶來品，我們很少發(fā)明現(xiàn)代醫(yī)療技術(shù)，盧煜明罕見地發(fā)明了母血分析胎兒DNA的醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)，造福中國和全世界人民。他的貢獻，是我們中國的自豪。
?香港中文大學(xué)醫(yī)學(xué)院李嘉誠醫(yī)學(xué)講座教授盧煜明
香港中文大學(xué)醫(yī)學(xué)院李嘉誠醫(yī)學(xué)講座教授盧煜明（Dennis Lo）專注于研究非侵入式產(chǎn)前檢測技術(shù)多年，并因“基于孕婦外周血中存在胎兒DNA的發(fā)現(xiàn)在無創(chuàng)產(chǎn)前胎兒基因檢查方面做出的開拓性貢獻”獲得首屆未來科學(xué)大獎生命科學(xué)獎。
盧煜明的報告清晰、流暢，幾無停頓，身后的PPT內(nèi)容幾乎與他融為一體。過去二十年里，他鉆研非侵入式產(chǎn)前檢測技術(shù)的歷程也得到了清晰的呈現(xiàn)。
1980年代末，盧煜明在牛津大學(xué)基督堂學(xué)院學(xué)醫(yī)。當(dāng)他在各個科室實習(xí)時，他了解到檢測一個胎兒是否健康，最常用的手段是羊膜穿刺術(shù)，而這可能會導(dǎo)致孕婦流產(chǎn)?！澳菚r候我就在思考，為什么醫(yī)生要做這么危險的事情？我們能不能把檢測做得更安全呢？”腫瘤組織會向血漿中釋放游離的DNA，這讓他聯(lián)想到：胎兒的DNA是否也會在孕婦的血液中檢測到，通過檢測孕婦的血液樣本，也許能夠發(fā)現(xiàn)進入母體循環(huán)的胎兒細胞，進而得到胎兒的DNA。
在此之前，盧煜明曾跟隨牛津大學(xué)一位年輕的研究人員學(xué)會了聚合酶鏈反應(yīng)技術(shù)（PCR）。他一直在思考如何應(yīng)用這一技術(shù)?，F(xiàn)在，他終于找到了PCR的用武之地——用PCR技術(shù)檢測胎兒的DNA。但問題也來了，應(yīng)該需要什么標(biāo)記物呢？
“或許，我可以利用性別的特征。比如，媽媽懷了一個男孩，那男孩就會釋放一些男性特征的細胞在媽媽體內(nèi)，我就可以用PCR來檢測了?！?/p>
之后，盧煜明在牛津大學(xué)的一個教授的實驗室工作了幾個月，并最終利用PCR檢測到胎兒的細胞了?！傲侩m然非常少，但是至少能夠檢測到?！北R煜明說。1989年12月9日，頂級醫(yī)學(xué)期刊《柳葉刀》雜志發(fā)表這一研究，當(dāng)時盧煜明還是一個低年級的研究生。
此后，盧煜明繼續(xù)在非侵入式的產(chǎn)前檢測的路上探索。正如很多人所知道的，他因為泡面激發(fā)靈感，在母體血漿和血清中提取到游離的胎兒DNA，在看哈利波特電影的過程中，找到了利用母體血液對整個胎兒基因組進行測序的思路。 如今，“無創(chuàng)產(chǎn)前胎兒基因檢查（NIPT）”技術(shù)已得到廣泛的應(yīng)用，數(shù)千萬孕婦都接受了這項檢查。盧煜明這些年的努力，讓產(chǎn)前檢測變得更加安全，生命健康得到了保障。
（注：盧煜明演講原題為“將基于血漿DNA的分子檢測做到極致”。）
施一公：結(jié)構(gòu)之美
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饒毅介紹：
今天第二位演講者是我們鄰居清華大學(xué)的老朋友施一公教授。他在美國工作時就很突出，36歲成為正教授。我們特別高興他回國后的研究終于超過了他在美國的研究，尤其是研究與老年癡呆有關(guān)的蛋白酶復(fù)合體以及RNA剪接復(fù)合體結(jié)構(gòu)，加深了我們（對生命的）基本的理解。
?清華大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院教授施一公
“結(jié)構(gòu)決定功能”。施一公把這句話寫在了報告的第一頁。
從規(guī)模驚人的宇宙空間結(jié)構(gòu)，到微觀的細胞、分子等生命單元，施一公談道，它們的結(jié)構(gòu)在一起，構(gòu)成了整個世界。結(jié)構(gòu)的重要意義，不言而喻。
人類對于結(jié)構(gòu)的探索取決于技術(shù)的革新和突破。施一公回顧，1895年，德國物理學(xué)家倫琴發(fā)現(xiàn)了X射線，也由此獲得了1901年第一屆諾貝爾物理學(xué)獎。倫琴發(fā)現(xiàn)X射線近10年之后，另外一位科學(xué)家發(fā)現(xiàn)將X射線投射到晶體上，可以衍生出光斑。X射線晶體衍射學(xué)、電子密度圖等技術(shù)由此得以發(fā)明，人類開始在微觀尺度上觀察到物質(zhì)的結(jié)構(gòu)。
施一公談到，為了理解生命，我們可能盡量去理解微觀尺度的結(jié)構(gòu)，也就是生物蛋白分子、核酸分子、生物大分子、細胞器的結(jié)構(gòu)。通過對生命過程中，主要生物大分子進行結(jié)構(gòu)解析，我們也可在微觀尺度上理解生命的本質(zhì)。
如今，結(jié)構(gòu)生物學(xué)進展非?？欤绕涞靡嬗诮陙聿排d起的一項革命性技術(shù)冷凍電鏡。施一公介紹說，通過冷凍電鏡，未來我們會發(fā)現(xiàn)更多的、新的細胞器，也會發(fā)現(xiàn)很多新的檢測手段等，它可以讓我們在更小的尺度上重新觀察世界。
“冷凍電鏡讓我們的觀察尺度變得非常微小?，F(xiàn)在很多生物系老師還沒有意識到冷凍電鏡革命意味著什么，它將會是生物學(xué)的革命。眼見為實，冷凍電鏡帶來的革命一定會很偉大?！?/span>施一公最后表示。
鄧興旺：如何把握一生僅一次的發(fā)芽機會？
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饒毅介紹：
今天第三位演講者鄧興旺，他出生于湖南農(nóng)村，與一些其他農(nóng)村來的孩子一樣，他對植物生物學(xué)感興趣。興旺是我們北大生物系1978級的學(xué)生，作為北大兒子去美國很多年后，近年再作為女婿引進北大全職工作。他在伯克利念研究生的時候我們認識，因為伯克利的研究生與我們UCSF的研究生以及灣區(qū)另外一個不太好的學(xué)校研究生有學(xué)術(shù)聚會。他和一公一樣，研究是做得又快又好。
?北京大學(xué)講席教授鄧興旺
植物是讓我們感受美好世界最重要的因素。大多數(shù)植物都是通過一顆種子萌發(fā)生長，每顆種子都不知道它在出生過程中會遇到什么困境，它必須擁有與生俱來的應(yīng)對各種環(huán)境和條件的所有功能。
種子埋在土里，要自己決定什么時間發(fā)芽，選擇在什么地方發(fā)芽。一旦決策要發(fā)芽，它就必須活下來，因為它僅有一次活下去的機會。
當(dāng)種子做了發(fā)芽的決定后，種子埋的深度、土的硬度這些問題都要解決，幼苗才能長出來。任何一個問題解決不了種子就會死在土壤里面。當(dāng)幼苗好不容易從黑暗的土里長出來時，光線突然增強，它還要馬上反應(yīng)過來，需要進行光合作用。
就在出土的那一刻，葉子的發(fā)育也必須不能過頭也不能落后，需含一定量的葉綠素。其實做到這些很不容易，那么植物是怎么把握僅有一次的發(fā)芽過程呢？
“我們做了很多實驗發(fā)現(xiàn)，一棵幼苗在土下面，有兩個因素特別重要。一個是植物在往上長的過程中受到的機械壓力，越硬的土壤壓力越大；另外一個是光，土里有一點點光，離表面越近光越多。土壤的機械壓力使得植物產(chǎn)生了乙烯生長激素，壓力大乙烯多，壓力少乙烯少?！编嚺d旺表示。乙烯集合了一個轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)控了諸多環(huán)節(jié)：控制葉綠體和植體發(fā)育。壓力大，葉綠體發(fā)育自動減慢，同時會激活一類生物大分子，它們可抑制幼苗身長。減慢和發(fā)育變慢是同一個信號控制的，所以能夠協(xié)調(diào)。
至于幼苗在出土的過程，怎么知道快出土了，怎樣感知離地表還有多遠？一系列實驗表明，這主要與光的變化密切相關(guān)。通過對光強度的反饋調(diào)節(jié)，幼苗就進入光和作用的生理狀態(tài)了。
發(fā)芽出土的過程，對農(nóng)業(yè)來講非常重要。發(fā)芽太快太早是個大問題，比如水稻、小麥、玉米要是還沒收獲就發(fā)芽了，就賣不出去了，種子第二年也不能用。當(dāng)然，在該發(fā)芽的時候，不發(fā)萌芽也會對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成損失。
（注：鄧興旺演講原題為“種子萌發(fā)與幼苗出土：從黑暗走向光明的征程中的生死決斷”。）
謝曉亮：單分子層面上的生命活動
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饒毅介紹：
今天的幾位演講者共同特點是比我年輕，雖然第四位謝曉亮與我同年，但看上去比我年輕很多。與我兒子一樣，他的父親也是北大教授，他上的也是北大附小、附中。這樣家庭出身很容易帶來困惑，不知道做什么好，在做了多年化學(xué)之后，終于覺醒全部轉(zhuǎn)向生物，而且在哈佛工作多年后，決定將全時回比較好的北大工作。
?哈佛大學(xué)Mallinckrody講席教授謝曉亮
謝曉亮的報告從“現(xiàn)代遺傳學(xué)之父”孟德爾的修道院之旅開始，娓娓道來。
2016年，謝曉亮參觀了捷克斯洛伐克，瞻仰到了孟德爾當(dāng)年的修道院以及他的豌豆田。盡管二人的研究領(lǐng)域，看起來差異很大，但孟德爾揭示了一個普遍的遺傳規(guī)律：基因決定生物的性狀，這一規(guī)則同樣適合人類。
一個人的體細胞有46條染色體，2萬多個基因， 目前已發(fā)現(xiàn)有4000多種孟德爾遺傳疾病與基因的缺陷有關(guān)，而這些疾病就是謝曉亮關(guān)注的對象。
早在學(xué)生時代，謝曉亮喜歡玩儀器，獨立工作以后做了一個儀器，可觀測單個酶分子的化學(xué)反應(yīng)。該研究發(fā)表在國際著名學(xué)術(shù)期刊Science雜志上，并讓他在哈佛獲得教職，后來該技術(shù)被用來做單個DNA的測序。雖然現(xiàn)今的基因測序技術(shù)如日中天，但現(xiàn)在還沒有一個測序儀可把人體細胞46條染色體每個從頭讀到尾，我們?nèi)孕枰揽繂渭毎娜蚪M擴增技術(shù)。
為什么要做單細胞基因測序呢？謝曉亮解釋道，這是因為我們的基因組不斷地變化，以前這種變化難以檢測，如今僅在一個單細胞中，我們即可能檢測出其中的基因點突變、拷貝數(shù)變化、結(jié)構(gòu)變化等方面的信息，如果將其應(yīng)用于臨床實踐，其重要性不言而喻。其中最完美的體現(xiàn)是應(yīng)用于人工輔助生殖方面。眾所周知，1978年，世界上首例試管嬰兒誕生，32年后，該技術(shù)的發(fā)明者英國愛丁堡大學(xué)科學(xué)家Robert Edwards獲得了諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。但是如果我們事先知道父母雙方或一方有遺傳病的話，他們獲得健康的嬰兒并非易事，此時單細胞測序技術(shù)就派上用場了。2014年9月，世界首例經(jīng)MALBAC基因組擴增高通量測序進行單基因遺傳病篩查的試管嬰兒在北京大學(xué)第三醫(yī)院誕生。該項研究入選“2014年度中國科學(xué)十大進展”。
目前，謝曉亮將該技術(shù)進行升級，做到對受精卵的無創(chuàng)分析。即通過培養(yǎng)受精卵的培養(yǎng)液中的DNA，來檢測細胞的異常?！巴ㄟ^該技術(shù)，目前在7個嬰兒里面，有6個已安全出生，我們最后希望它的成功率越來越高。”謝曉亮表示。在癌癥的早期檢測方面，單細胞測序同樣也能發(fā)揮重要的作用。
謝曉亮最后總結(jié)道，如果我們在單分子、單細胞水平上研究生命，總會有另一番風(fēng)景和解決方案，它既能改變生命的命運，同樣也能在倡導(dǎo)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的今天，發(fā)揮更大的價值和作用。
?現(xiàn)場聽講觀眾
