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对特定DNA片断的碱基序枚举行剖析的基因测序，可以用来诊断疾病，也可以用于疾病风险的展望。可以说这次全球新冠疫情的还击战，就是从中国科学家宣布新冠病毒的基因序列最先的。这项手艺对于识别和跟踪新冠病变异也施展着要害的作用。随着测序的价钱已经廉价了1000万倍，质量提高了100000倍，业内人士正在展望一个新的手艺范式正在到来，我们即将进入一个不停监测身体和周围一切事物的遗传信息的未来。《纽约时报》杂志特约作者Jon Gertner聚焦了基因测序这个新的平台手艺的最新希望，并为我们描绘了一个测序与诊断等同的未来天下。原文题目是：Tracking the Covid Code。篇幅关系，我们分三部门刊出，上篇文章为基因测序不再允许人体有隐秘（一），此为第二部门。

划重点：

基因测序可以让我们更深入地领会整小我私人群或国家的康健或疾病符号

基因测序正变得更快更廉价：一夜之间就可完成有30亿个碱基对的基因组的测序，而且成本有望突破100美元

我们将朝着实现针对小我私人遗传优势和弱势量身定制个性化医疗和生涯方式的设计迈出主要的一步

Schloss圈子内里大多数的科学家都以为，这可能会给我们带来深刻启示。通过对大量阿尔茨海默氏病患者的基因组举行研究，研究职员可以弄清晰某些基因或基因组合是怎么导致某些人更容易患上这种病的。他们甚至还可以更深入地领会整小我私人群或国家的康健或疾病符号。测序可能还会找到基础科学以外的用途——譬喻说，对产前检查，或对已知会增添某些癌症可能性的基因举行通例性的临床扫描。

在约莫15年的时间里，Schloss的机构已为各家初创企业和想法投资了2.2亿美元。其最终目的是要辅助降低全基因组测序的成本并提高测序速率。就算1000美元完成基因组测序仍然遥不能及，但新一代的机械也可能即将面世。Schloss回忆说：“现在还不清晰他们当中的任何一个实现商业化还要花多长时间。但他们必须在商业上取得乐成。一切都还不确定。” 确实，2000年月初确立测序初创企业在市场化方面许多最终都失败了。然则，也有少数公司被纳入到其他公司的焦点手艺当中。譬喻说，Solexa这家公司就提出了一些具有独创性的想法，也就是所谓的“合成测序”（sequencing by synthesis，用光学方式来丈量基因样本，也就是用荧光染料来突出样本的DNA元素。该公司最终被Illumina收购，尔后者很快就成为这一行业的向导者。

装备的改善，主要是依赖1970年月由诺贝尔奖得主弗雷德里克·桑格（Frederick Sanger）发现的桑格测序流程的大学实验室感受到了这方面的影响。桑格测序这项颇费功夫的手艺涉及到用凝胶电泳把DNA样本脱离。1990年月，牛津大学的科学家也是靠这项手艺来举行研究的。2000年月初期，威斯康星大学麦迪逊分校病毒学家Dave O'Connor也使用了这项手艺，那时，他正在跟实验室互助同伴Tom Friedrich一起跟踪病毒突变。O'Connor说：“HIV基因组也许有10000个字符。”也就是说要比人类基因组（约30亿个字符）或SARS-CoV-2基因组（约30000个）更简朴。“刚刚最先对艾滋病毒基因组举行测序时，我们一次可以坚持几百个字符。”不外O’Connor说，随着新的测序仪的泛起，他的事情也发生了转变。到2010年左右，他和Friedrich一天就可以对500000个字符举行解码。几年后，这个数字酿成了五百万。

到2015年时，改善的节奏已经到了令人叹为观止的境界。纽约基因组中央认真人Tom Maniatis说：“我还在当博士后研究员的时刻，就是在桑格的实验室事情的。那时我必须对约莫35个碱基对的DNA举行测序，而这花了我一年的时间。而现现在，你可以在一夜之间就完成有30亿个碱基对的基因组的测序。” 此外，成本的下降也令人惊讶。Illumina在2014年就实现了1000美元的基因组测序。去年炎天，该公司宣布其NovaSeq 6000只用600美元就可以对整小我私人类基因组举行测序。那时， Illumina首席执行官deSouza告诉我说，公司实现100美元基因组测序之路并不需要突破，只只需渐进性的手艺改善即可。他说：“在这一点上，我们不需要事业。” Illumina包罗华大基因在内的几个竞争对手示意，他们很快也将实现100美元基因组测序。跟我攀谈过的业内人士展望这可能只需要一两年的时间。

这些数字并不能完全注释清晰速率更快价钱更可肩负可能会意味着什么。然则在医疗保健领域，（也许是从出生最先就举行的）廉价的全基因组检测的生长远景解释，我们将朝着实现针对小我私人遗传优势和弱势量身定制个性化医疗和生涯方式的设计迈出主要的一步。Maniatis说：“一旦走那一步，那将会是你能拥有的最壮大，最有价值的临床测试，由于这是你一辈子的纪录。” 你的完整基因组在你的一生当中都不会改变，以是只需要测序一次即可。而且Maniatis以为，随着临床研究不停积累新的信息，拿到新研究效果的医生可以重新评估你的基因组，也许他们会发现，譬喻说，你35岁时的基因突变到了50岁就会成为问题。他说：“真的，那不是科幻小说。我小我私人异常一定，这一点即将实现。”

从某些方面来说，实在这件事也已经最先了，哪怕是在公共卫生危急当中。今年1月，纽约基因组中央最先跟威尔康奈尔医学中央与纽约长老会医院确立互助关系，对数千名患者举行全基因组测序。威尔康奈尔医学中央项目认真人Olivier Elemento告诉我说，其目的是领会基因组全序列（而不仅仅是识别少数遗传特征）可以若作甚诊断和治疗提供依据。凭证患者基因组，最好的药物是什么？理想剂量是若干？Elemento注释说：“我们正在实验解决一个异常主要的问题，一个在这样的规模上从来没有获得过解答的问题。那就是全基因组测序有什么用？” 他说，他信托在一两年内，这项研究将会得出谜底。

测序的最大希望一部门来自于我们的基因是确定性的，而且通过领会我们的DNA编码，我们也允许以描绘自己的运气。2000年，当对人类基因组的早期解读被宣布出来时，比尔·克林顿总统指出，我们正在望见“有史以来人类制作的最主要，最巧妙的舆图之一。”然则这张舆图往往被证实很难明读，它的蹊径是不清晰的。已往20年已经证实，遗传基因只是一套令人疑心、难以注释的系统的一个方面。譬喻说，使用基因疗法治疗疾病的希望一直阻滞不前。直到去年，医生们才乐成治疗了几例有遗传性镰状细胞性血虚基因的患者。与此同时，科学家们意识到了另有其他一些因素：环境和生涯方式因素庞大的叠加，以及我们的微生物群，似乎对康健、发育和行为发生了相互关联的影响。

只管云云，在已往一年的时间里，对基因组测序的一些稀奇期望简直成真了，但却是出于预期以外的缘故原由。去年炎天和秋天，我有许多时机跟Illumina及其在英国的竞争对手Oxford Nanopore的高管举行攀谈。很显然，疫情谊味着他们营业要遭遇重大的中止，然则这些公司的高管都把这种情形视为自己的时机。基因组测序可以实时为我们的疫情处置决媾和行动提供信息，这是有史以来的第一次。

从一最先，基因组盛行病学（“gen epi ”）社区就知道，随着SARS-CoV-2病毒的复制和流传，这种病毒每隔几个星期就会形成新的变体；有一点很快就很清晰了，那就是它的基因组的那30000个碱基对字母每次可以发生一个到多个改变（或突变）。基于这一洞察看法，2020年1月19日，也就是向天下宣布病毒代码仅仅过了一周之后，科学家就可以看到中国分享的12个完整病毒基因组，并得出结论以为它们险些完全相同，这意味着约莫在统一时间内有12人被熏染，而且险些可以一定是人传人的。

当Bedford的实验室最先在西雅图研究病毒基因组时，他可以更进一步。到2月下旬时，他得出的结论是，他看到的新病例已经不只是输入性的了。基于对当地突变的考察——先后发现（距离为六个星期）的两个菌株看起来太相似了，到了不能能是巧合的境界——说明内陆已经泛起了社区流传。2月29日， Bedford在Twitter上发了一条令人毛骨悚然的帖子：“我以为华盛顿州已经发作大规模疫情，但直到现在还没检测到。”他的证据就在基因代码当中。

在全球众多最先跟踪这种病毒的演变并在放到全球数据库共享的实验室当中，Bedford的实验室是其中之一。与此同时，基因组盛行病学研究职员也在用测序开展内陆试验。在2020年春季，一个英国科学家团队对照了从一所医院的患者那里采样到的病毒序列，想看看熏染是来自相互照样来自其他地方的。认真向导这项研究的剑桥大学学术医生Esteé Torok 说：“我们可以实时天生有用的数据。在理想的天下里，你可以天天都可以做到这一点。” 换句话说，测序手艺相比几年又有了生长——在那时，科学家可能要在疫情发作一年后才气揭晓论文，但现在基因盛行病学家可以对照特定位置的突变，然后发出警报——泛起了社区流传！3楼的病人正感染给5楼！——并立刻接纳行动。

从基因组学领域事情的角度看着疫情的发作，既让人看到了新的测序工具的惊人威力，又让人看到了美国公共卫生系统未能充实行使它们的灾难性失败。去年7月尾，美国国家科学院宣布了一份讲述，指出基因组测序的提高可以让我们具备“打断或延迟病毒流传，从而降低发病率和殒命率” 的能力。然则这项讲述同时严肃地指出，新冠病毒的测序事情是“很不令人知足，往往是被动的，反映性的，缺乏协调且资金不足。” 我攀谈过的每一位科学家都知道，这种病毒可能会演变出危险的新变种。那时距离流传性致命性更强的B.1.1.7新冠病毒变异株的泛起另有好几个月的时间。对于美国在追踪熏染途径方面的测序事情正在走向失败，研究职员也表达了类似的担忧。

拜登政府延缓疫情盛行的设施之一是投资2亿美元对那些检测呈阳性的人的病毒样本举行测序。在1.9万亿美元的“美国救助设计”最近获批之后，17.5亿美元会拨给美国疾病控制与预防中央，以支持基因组测序和疾病监测。

今年1月下旬的时刻，美国疾病预防控制中央（CDC）最先向天下各地的公共卫生实验室提供资金，以支持已经在学术实验室开展的测序事情。不外，这项事情最先的基准很低。据《华盛顿邮报》的测算，就疫情时代测序的接纳情形而言，美国在全球排名为第38位。住手2月中旬，美国仍在起劲追赶许多的欧洲和亚洲国家。以是，现在还不能说美国已经没有新的或危险的变异泛起。只能说我们不知道。