目前,用一種帶USB插頭的微芯片設(shè)備做DNA檢測(cè),只需30分鐘就可查清你是否攜帶某種疾病風(fēng)險(xiǎn)基因,價(jià)格低至20美元。這種微芯片稱為“芯片實(shí)驗(yàn)室”。
傳統(tǒng)的DNA分析要在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行,還要有專業(yè)設(shè)備和專門知識(shí),結(jié)果等幾個(gè)星期才能拿到,而且價(jià)格很高。英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(xué)院教授、仿生技術(shù)中心主管克里斯·圖馬佐用微小的芯片實(shí)驗(yàn)室將電子、生物、遺傳學(xué)和醫(yī)療護(hù)理結(jié)合在一起,帶來(lái)了大量創(chuàng)新應(yīng)用,這項(xiàng)技術(shù)在成長(zhǎng)迅速、價(jià)值幾十億美元的個(gè)性化醫(yī)療領(lǐng)域也有巨大潛力。
多功能的專用芯片
每個(gè)芯片實(shí)驗(yàn)室都預(yù)先內(nèi)置一種取自易患某種疾病的人的基因序列,以此來(lái)識(shí)別能與這種基因匹配的人。每個(gè)芯片功能專一卻各有各的用途,如一種芯片可以檢測(cè)某人是否有患Ⅱ型糖尿病的風(fēng)險(xiǎn),而另一種芯片能發(fā)現(xiàn)攜帶心臟病風(fēng)險(xiǎn)基因的人。檢測(cè)只需提供一份DNA樣本,用唾液或口腔擦拭樣本后,將其滲入一系列精細(xì)的半導(dǎo)體芯片上,再通過(guò)編好的程序來(lái)完成復(fù)雜的測(cè)試。
如樣本和芯片中原有的基因序列匹配,即受試者基因的核苷酸與芯片內(nèi)置基因配對(duì)并結(jié)合在一起,會(huì)釋放氫離子,芯片會(huì)產(chǎn)生被檢測(cè)者患有或易患這種疾病的信號(hào);如果核苷酸沒有結(jié)合,就不會(huì)放出氫離子及發(fā)出信號(hào),表明他(她)沒有或不易患這種疾病。
圖馬佐解釋說(shuō):“人與人之間有0.1%的基因差異,每次做基因測(cè)試時(shí)都可能發(fā)現(xiàn)一些新的差異。這些差異是基因突變?cè)斐傻?,有時(shí)我們也用這些突變來(lái)制作芯片中的內(nèi)置序列?!?/p>
芯片實(shí)驗(yàn)室很容易攜帶,即使在門診或缺乏醫(yī)療設(shè)施的偏僻地方也能做測(cè)試,甚至在病人家里也行,只要把芯片插入平板電腦或類似設(shè)備,就能得到結(jié)果。更重要的是,這種芯片能顯示一個(gè)人易患的多種遺傳疾病,如Ⅱ型糖尿病、對(duì)某些藥物過(guò)敏等。
2014年,圖馬佐因這項(xiàng)發(fā)明獲歐洲專利局授予的“年度發(fā)明人”稱號(hào),這項(xiàng)技術(shù)有望在整個(gè)公共衛(wèi)生領(lǐng)域普及,從而使醫(yī)學(xué)重點(diǎn)從治療轉(zhuǎn)向早期預(yù)防。
“打造”個(gè)性化方案
利用基因檢測(cè)技術(shù),醫(yī)生們不僅可以根據(jù)不同人特點(diǎn)制定個(gè)性化治療方案,還能提前給出預(yù)防性建議。如檢測(cè)結(jié)果顯示某人易患某種疾病,這并不意味著他一定會(huì)得這種病,它只是提供一些知識(shí),讓他們改變生活方式,把未來(lái)可能患病的風(fēng)險(xiǎn)減到最低。預(yù)測(cè)疾病還只是這一技術(shù)潛能的一小部分。除此之外,芯片實(shí)驗(yàn)室還能根據(jù)不同患者的遺傳特征確定用什么藥物,以及多少劑量是最有效的。
在2015年的一次會(huì)議中,圖馬佐談到他以前的一個(gè)癌癥病人,他們給這位病人做了DNA測(cè)試,發(fā)現(xiàn)她對(duì)醫(yī)生所開藥物有耐藥性,于是,他們改變了她的藥物。
目前,他們正在開發(fā)另外一些產(chǎn)品,以幫助破解嚴(yán)重的血液感染,如膿毒癥等。預(yù)計(jì)到2017年,圖馬佐公司還將推出一種叫做DNAe的芯片。
市場(chǎng)化面臨挑戰(zhàn)
圖馬佐承認(rèn),在技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)化方面他們還面臨許多挑戰(zhàn),包括個(gè)性化醫(yī)療理念?!俺怯兄卮笸黄疲駝t制藥公司對(duì)改變醫(yī)療方法依然持懷疑態(tài)度。”為此,他們圍繞芯片實(shí)驗(yàn)室這一平臺(tái)開發(fā)了大量延伸的消費(fèi)者產(chǎn)品,希望能證明它的功效。
為提高公眾對(duì)基因測(cè)序的關(guān)注,圖馬佐此前已在這方面做了一些嘗試,如2014年,圖馬佐和杜蘭·杜蘭流行樂(lè)隊(duì)的尼克·羅德斯創(chuàng)辦了一家化妝品公司GeneU,為消費(fèi)者提供個(gè)人護(hù)膚產(chǎn)品,通過(guò)基因測(cè)序,為客戶量身定制專門的精華液。他還和另一位GeneU同事瑪麗亞·卡韋拉博士合作,以基因測(cè)序?yàn)榛A(chǔ),為消費(fèi)者制定詳細(xì)信息,指導(dǎo)他們的飲食習(xí)慣和生活方式。
肥胖、心臟病等慢性疾病在一些國(guó)家呈上升趨勢(shì),這很大程度上是由于生活方式的變化??f拉說(shuō):“我們不想對(duì)人們說(shuō)教,只希望他們能根據(jù)自己的DNA重新計(jì)劃要買什么。如果他們想買餅干,那很好,但讓我們來(lái)看看你的基因組成,找到對(duì)你最健康的那種?!?/p>
隱私問(wèn)題是關(guān)鍵
無(wú)論在醫(yī)療領(lǐng)域還是消費(fèi)領(lǐng)域,他們研發(fā)的芯片實(shí)驗(yàn)室能吸引消費(fèi)者的優(yōu)勢(shì)之一,是可以有效的保護(hù)隱私。圖馬佐說(shuō),目前市場(chǎng)上有許多基因組測(cè)序服務(wù)商可能會(huì)把信息泄露給合作方,而他們的產(chǎn)品實(shí)行自我管理,采集樣品、數(shù)據(jù)分析和檢測(cè)結(jié)果都由客戶自己保留。芯片上的信息不會(huì)加入到任何數(shù)據(jù)庫(kù)或賣給第三方,芯片也可以在使用后立即銷毀。
圖馬佐認(rèn)為,基因信息是應(yīng)該保密的,因?yàn)椤拔业腄NA應(yīng)該由我做主”,這也是他們的原則。他希望這些產(chǎn)品能迅速擴(kuò)展到個(gè)性化醫(yī)療保健市場(chǎng),讓消費(fèi)者有能力照顧好自己的健康。