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克雷格•曼诺:生物科技对世界和中国经济的影响

来源:搜狐财经
2011年02月14日19:22

  搜狐财经讯 2011年2月12-13日,哈佛中国中小企业峰会暨华佗中国民营商界领袖论坛在美国波士顿哈佛大学隆重召开。以下是搜狐财经从现场发回的报道。

图:诺贝尔奖得主、麻省大学终身教授雷格.曼诺
图:诺贝尔奖得主、麻省大学终身教授克雷格.曼诺

  克雷格•曼诺教授(诺贝尔奖得主、麻省大学终身教授)很高兴的在这儿跟大家一起沟通。基因技术是一个重大的发现,这项技术在2006年以后得到了历史上最快的发展。

  2008年,我在中国正好是选举的时候,在我的报告里面谈到这张照片,当时奥巴马被选为美国总统,题目就是“改变来到”,我不知道你们是不是听美国的政治新闻,我想花时间要对任何事情进行改变,在过去几年有很多波折,现在有两个重大变化,经济的变化和技术的变化。尤其在中国经济的变化和技术的变化,中国是刚刚过去这一届奥林匹克运动的东道主,目前中国也是一个全球最大的经济实体。中国这么快的发展速度,应该能够具有持续性是我们应该考虑的。我们的资源是有限,但是我们的可能性是无限的。作为人类,我们有很多的潜力,但是我们的地球是有限的,我们要学习怎么样在有限的地球上很好的发展。

  我以前去中国的时候,我常常能看见中庸学的听众,你可以看见他们房间坐满了听众,还有学生站在外面想要进来。我总是被他们所激发,看到他们这些年轻人精神焕发,要得到我的签字、签名。特别这些小孩对科学、技术、知识是那样的向往。如果我们中国的经济能继续发展,能够为这些年轻人创造机会,未来的中国以及世界都将会大大的不一样。

  我可以想象到,有很多小孩成为诺贝尔奖的得主,你会看到他们对于知识的崇尚。

  这是一张照片,我自己和安卓凡尔在2006年,他们共同分享了2006年的诺贝尔医学奖。就像生活里面很多事情需要通过合作能够共同达到更大的价值,我也希望这样的精神,这样的合作精神在这两个国家之间能够继续,在未来的时间中能够更多的发展。

  这是我们的工作,是用这种微生物,这个小动物是叫一种“线虫”。线虫很小,大概1—2厘米,有一千多个细胞,不要看这小小的生物,它在上面已经产生了六个诺贝尔奖,我们跟动物非常相似这个线虫我们具有很多的相似之处。我们大概是在6亿年以前具有共同的祖先,通过这个序列分析得到这样的结论的,它在肌肉上面和我们自己的肌肉有非常相似之处,基因的进化在医学方面有很大的发展,尤其通过基因序列的测序能够了解到这些动物和人类的相似之处。

  我们现在已经测了人的基因序列,通过合作来出现的。差不多有接近10年的时间了花了几十亿美元来实现这个工作,这是用序列测序技术,让生物医学能够继续发展。通过测序能够知道核苷酸的序列,能够知道人类的一些基因上的一些疾病,或者基因上的突变和疾病的相关之处,像癌症、老年痴呆或者是一些发育上的毛病,目前我有很多的了解就是通过基因序列的测定来实现的。这个革命性的进步在医学上的发展能让我们在个人医学,甚至是个人的业务上有大大的发展。核酸干扰素是一个很重要的工具,这也是梅林教授以前重大的发现,通过这种干扰素能够了解人体基因中的功能,这些基因往往普通的方法来测定是比较困难。这种传统的做法是合成小分子来对酶进行抑制,通过基因的医学技术,我们能够直接在基因的水平上用基因本身来做基因治疗,核酸干扰素可以用天然的基因,人体本来就有的天然基因来对人类的疾病进行治疗和帮助,你看看这个很大一块,紫色的这一块就可以用核酸干扰素的方式来实现,就可以创造很大的商业机会。

  核酸干扰素还有很多优越性,尤其是与传统的医学相比。医药的发展,传统医学的发展基于传统的理解,传统医学上有很多步骤,像小分子找到有活性的,把它优化,常常是失败率很高这种传统方法,成本也很高,时间也长,对于核酸干扰素,知道核酸的序列,你要知道哪个基因参与进来,你就可以很快的设计这个药物同时对疾病在基因水平上进行治疗最后可以进入临床试验,最后能够进入药物市场,这是一个简单的看一个反应的机理。

  这是一个酶,这个酶能够跟HNA结合,你可以自己合成,可以从公司购买,甚至可以通过电话邮件去订购,甚至可以送到我的实验室门口,第二天就可以收到。这些人能够把这些基因关掉,如果是一个疾病的基因用它可以把疾病的基因关掉,这样疾病就不再对人有影响了。

  这是细胞核,细胞核里面能看见,这是核酸,这是脱氧核糖核酸,你可以看到碱基,一对一对的碱基,这是RNA合成酶,含氧核酸才能不断的合成RNA,用这种酶来合成,这是信息核糖核酸,这种信息核糖核酸在核糖体里面形成以后就被送入到细胞核外面,达到细胞质里面。另外一个酶,把这个信息核酸就变成蛋白,科学家能够设计这种双面的核酸,双面的核酸就能够切断有病的基因,这个酶就能够用这个信息来和有病的基因结合,能够把有病的基因切断,这样有病的基因就不再表达了。这种方法除了有疾病的基因,也可以把一些病毒的基因或者细菌的基因切掉,最后被降解了,这个基因就不再表达信息。基因不表达信息,这个细胞就会逐渐的死掉,这个过程是非常的有效,一个酶就可以把上千信息给切断,在几秒钟之内就可以切断。

  这是另外一个电影,这是一个细胞里的警察细胞里的警察是一个抽象的说法,找到什么是好的基因,什么是坏的基因,坏的基因杀死掉,好的基因留下。看见坏的基因就说把它们切断,把基因信息就破坏掉了,破坏掉了,疾病就可以被治好,癌细胞被杀死掉或者是病毒细菌就可以被杀死掉。

  细胞里面的警察具有这样一种作用,能够通过识别在核酸水平上识别这种差异,因为核酸序列不仅是我们基因,这个电影是国家电视台,目的是让公众来更多的了解这种核酸干扰素怎样去做?核酸干扰素就像警察一样能在体内防止病毒,尤其是含氧核糖核酸基因,含氧核糖核酸和脱氧核糖核酸序列是一样的,但是它们的作用是有很多的不同。

  含氧核糖核酸和脱氧核糖核酸的功能不一样,在上千万年以前,我们的祖先生物体系演变主要这样一些自我保护体系来防止这些病毒或者病菌的侵害,这是通过分子净化来实现的。这就是分子净化的过程最后造就了核糖核酸干扰素的这样机理的出现。

  作为生物学家,我们现在也要寻找这样的机理,因为这个机理在自然界里面已经存在。这是通过其中这种信息,通过酶在里面起作用,这个酶能识别这样的信息,像其中这样的酶刚才看到线虫体类的,这个看起来像一个树状的东西,它是一个蛋白的家族,有上百个不同的蛋白,这就是细胞里的警察在保护我们,它像病毒的活性或者是细菌的活性,我们找到这样一个基因,我们发现线虫里面有很多不同的蛋白,蛋白也是这个家族里面的蛋白,他们的功能和活性有很多的不同,虽然是一个同一个家里面像一个家里面很多兄弟姐妹一样,虽然是相关,但是它们的活性还是有很多不同,你看到更多线虫的酶的序列和种类。线虫和人类在过去演变过程中,它们有些共同的在基因序列上的相似之处。这是在数千万年以前的,当时这些微生物在演变过程中有这种共同之处,目前科学研究里面非常重要的一个领域,尤其过去十年中间,这是生命科学研究非常大的一个热点,作为科学家,作为医生,我们给这些细胞用一些新的技术。

  我们现在刚刚开始这一个领域的研究,人类作为我们刚刚开始这方面的,作为这些微生物,他们在数千万年已经开始不断进行演变了,现在这些细胞如果能很清楚的了解到对一些疾病有很多的抑制和治疗,这些基因能够参与到细胞里面的调控,就像警察一样能够指点交通,能够把一些坏的基因或者坏的病菌给杀死掉。

  这是警察的结构,刚才谈到警察它就是一个蛋白,这个蛋白跟核酸相互结合,这样一个蛋白参与基因调控,基因调控能把基因序列降解掉,这是一段含氧核糖核酸在酶里面结合的很紧,含氧核糖核酸正好是酶的活性中心里面,如果你知道核酸的基因序列,你可以设计新的药物分子来对你想要抑制的基因进行抑制。这个信息非常容易找到,它就是这些基因的序列信息,通过改变基因序列信息,你可以对任何一样的疾病,任何一样的病毒加以控制。你把基因的序列敲到基因库里面去,基因库的信息就会出来,通过基因库的信息你可以用来设计分子,尤其是上千万亿年以前分子演变存在的一些序列都可以找到。就像你敲到谷歌里面去,你不要敲进所有的序列,只要很少一段,就可以在基因库里面把完整的一段调出来,大概是20个核酸就够了,如果你有20个核酸这么长的话,整个人体里面是唯一的,你可以看到酶是怎样工作的,它是双面的核酸跟酶一起结合,当它找到自己底物之后,它就可以跟底物结合,假如底物是一个癌症的基因,能够与它结合,结合以后能够把癌症基因用这个酶来降解掉,这个酶相当于刚才看到的警察,能够找到有病毒的,有疾病的基因,同时把这个基因降解掉,它寻找的就是通过核酸的系列,核酸的系列有A、C、G、P这个序列,找这个序列跟你设计的序列,跟疾病的序列是一致的,这个酶,这个警察就可以把疾病的序列基因降解掉,就通过碱基互补配对的方式来实现,你看见蓝色的和红色的基因配对配的非常好,它就通过这种配对来识别,警察怎么识别好人和坏人呢?通过基因的序列来识别。

  这样科学家和医生通过序列就能够进行设计新的药物,让核酸药物进入细胞,他在细胞里面就可以找到有疾病的基因,然后跟他们结合在一起,然后这个酶,这个警察就可以把坏的基因把它们切断,切断降解,这样疾病就被控制住。这个序列的选择跟用互联网的选择也是有类似之处

  这一张图片,来看看机理在天然的小RNA,它是怎样的有活性?这种有活性的RNA可以从一些公司购买到。西方自己能够产生这些双面的小RNA,我们叫小RNA就叫双面小RNA。这些RNA能够控制基因的表达,把它设计成一个像发卡一样的形状,这种发卡状的小RNA它的稳定性比较好,由这个酶刚才看到的警察的酶把它降解成双链的,双链再分开就变成单链的,单链的RNA就可以识别有疾病的基因。小RNA不仅参与到基因的正常表达,也参与到非正常的表达,如果非正常表达的基因进行降解,癌症就可以控制,而且这种控制是在基因水平上加以控制,它的选择性非常强,毒性非常少。这个优势是上亿美元的一个工业。

  医生可以用病人一点点样品来对血糖进行测定,把基因序列小RNA测定出来,测定出来就可以用于药物设定,可以做诊断也行,通过对序列进行测定就知道怎么样能够设计这些核酸的这种药物来对疾病进行更准确,更有效的治疗。

  看这边有一个图片非常精彩的,这是癌细胞,这是在小老鼠头上长的有癌症细胞,头一组是两天的,第二组是四天,第三组是第六天。左面这一组是没有进行治疗的,右面这一组进行治疗的,从两天到四天,六天,肿瘤在不断的减小,这种治疗方式而且是头部肿瘤,能看见效果是非常的明显,肿块变的很小,这种小RNA治疗方式看来是非常的有效。通过对癌细胞研究能够设计小RNA来进行癌细胞的治疗。

  我想跟大家谈到中国年轻人在这方面领域里面做出的贡献,其中一个人叫做顾卫芬(音)有很多小RNA,这种小RNA能够对基因的降解起到作用。目前还有很多我们所不知道的内容,这个过程怎么样运转?她是一个很好的例子,一个中国学生的例子,她曾经在我的实验室工作,她现在已经是助理教授了,做的非常成功,她在我的实验室里面,她可以从基因序里面找到这个信息,来进行分析,能够写软件,对我们实验室工作非常重要的一个连线。她去中国总是愿意把她的照片给大家看一下,我的实验室有很多中国的学生,他们都很努力的工作。这是非常著名的DNA,它可以解释很多人类的生物学,信息就在碱基对里面储存下来,允许脱氧核糖核酸储存很多信息,不仅是人,还有很多动物,植物,还有微生物都是通过这种方式来储存信息。其中这也不是唯一储存信息的方式。通过中国学生的工作,还有别人的工作,我们可以发现DNA不是唯一储存信息的,这些信息小RNA也可以作为调控器在DNA表达过程中作为一个调控器。您可能对双链DNA比较熟悉,DNA实际上是紧紧卷在一起的,因为身体的DNA太多,如果不卷在一起,就太长了,如果把DNA撑开的话,大概有两米长,这个细胞本身只有几个微米,所以DNA需要缠在一起,这样能够储存信息。这个结构是最近十年以前剪的结构,这个结构说明核酸和蛋白怎么相互缠绕在一起,基因信息怎么储存在里面,有很多调控的部位,对调控部位能够控制基因是应该表达还是应该关闭?

  RNA,它能够参与这样一个调控过程,参与脱氧核糖核酸的调控过程。这是一个核酸酶,能够表达出信息RNA,信息RNA作为蛋白的前提,另外有一种表达说核酸表达出来有一种跟踪RNA,这种双面的RNA能够跟这种调控的序列结合在一起,能够调控基因的表达,这个信息可以一代一代传下去,这是目前非常热烈的领域(英文),我也不知道怎么翻译,这是目前生物学里面发展最热的地方,研究基因的修饰对下一代的变化和影响,目前对胚胎细胞的研究也是非常重要的领域。这个领域我相信会有非常多的让人激动得进展,这个机理能够让细菌和生命体不断的发展,它会有些突变,这些突变可以在DNA水平上,这种在DNA水平上的修饰并没有序列变化,这种修饰可以一代一代传下去。核酸干扰是怎么样对医学有巨大贡献的,首先能够让我们了解到基因的调控怎么样实现,这是第一步。如果我们不了解小RNA,我们就无法了解癌症还有一些别的疾病怎么样出现和演变。

  另外到达加快基因代谢过程的了解,尤其是这些代谢过程参与到疾病的代谢过程,能够通过这种小RNA的研究能够大大加快疾病的产生机理的了解。我们用一些小鼠还有一些别的动物做这样的试验,用这种技术可以研究人体里面任何一个基因,都可以去研究。我的一个同事找到一个癌症细胞,它是一个良性肿瘤细胞,他想研究一下为什么良性肿瘤细胞,良性和恶性肿瘤细胞有什么不同?像这种恶性肿瘤会造成80%—90%人的死亡。像这种良性细胞不会造成。它们的之间差异在什么地方?尤其在基因表达上差异在什么地方?基因突变造成细胞为什么会产生这种良性和恶性的不同?我们发现差不多就有二三十个不同的基因参与了这样一些差异。

  现在我的同事已经有这种核酸类的药物在对这种恶性肿瘤细胞进行研究,当他们把这种核酸类的药物放在恶性肿瘤细胞的时候,恶性肿瘤细胞就死掉了。也许有一天这种新的技术可以在人体里面能够使用,现在在动物身上做试验。同时这种核酸干扰素也是很好的药物开发平台,对未来医药的发展提供了巨大的潜力,也有很大的商业的机会。

  当然这方面的进展跟我们想象的还没有到这样一个水平,还有很多工作需要做,这是我参与的公司,成立了这样的公司能够开发核酸类的药物。当然对于药物在细胞里的传递,目前还是很大的问题。刚才梅尔(音)教授的东西已经在纳斯达克上市了,在细胞里的传递目前是很重要的研究领域,怎么样把传递的东西解决,然后让RNA核酸干扰素进入细胞里面,对癌细胞进行干扰,让它有害的基因比降解掉,像这种小RNA,同时把RNA放在一个膜里面,通过这个膜来携带小RNA进入细胞里面。

  像这种膜可以在体内被降解,降解之后就可以释放出这种小RNA来,现在可以放在一个小膜里面可以释放出成百上千的小分子,这种小RNA能够对疾病和基因进行控制。

  现在我们在寻找一些新的方法,让这种小核酸分子能够顺利的进入细胞,能够进入不同的组织里面去,这样的话能够对相应的不同组织产生的肿瘤进行抑制。现在我们怎么样让小RNA更容易成为药物,这是我们目前研究的内容,现在我们这种学校正在修建的大的,离我现在住的地方大概10公里左右,修建大的医药大楼,研究这种新的药物的研发,尤其是这种核酸类的药物,研究这种核酸干扰素,已经投入了上亿美元来做这个项目。这是被称之为高等药物研究中心,麻州高等药物研究中心,这些研究使这些研究的技术能够进入市场,通过对核酸序列上的研究能够产生新的核酸类的药物,对治疗一些疾病,尤其市场广阔的一些疾病,不仅市场广阔,同时对人的健康有很大危害的疾病,比如说像癌症、病毒造成的一些疾病,现在我们正研发一些新的药物,在生物技术领域里面。当然我们需要凭我们更多中国的研究人员,尤其是优秀的中年人,我准备结束我的报告。

  这是我的女儿,这是在得诺贝尔奖的时候,这是诺贝尔奖中心,桌上放了很多诺贝尔奖,我的女儿正在收集更多的诺贝尔奖,你看她拿了好多诺贝尔奖,你想拿多少就拿多少,你看她偷偷放在她的口袋里面。为什么给得到看这张照片呢?这是非常特别的,里面装的是巧克力。这是我的女儿叫维多利亚,维多利亚是需要胰岛素注射才能保持她的健康,我和另外一个合作伙伴做了一些研究能够在体内产生胰岛素,以前像维多利亚因为是糖尿病,常常需要注射胰岛素,如果不注射胰岛素就会死亡。现在发现通过细菌可以在体内产生胰岛素,这种胰岛素使人的基因序列来生产的胰岛素,如果在美国的话,糖尿病的比例非常高,差不多有2—3%的数目。细菌跟我们的人的基因也非常的类似,你可以把人的基因放到细胞里面去,细胞可以为人产生胰岛素,这些蛋白胰岛素能够维持有糖尿病人的健康。

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(责任编辑:魏喆)
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