人类基因组计划已完成二十年 DNA何时实现“随手测”(2)

　　“首先需要人，人到哪里去找？”谈起中国参与人类基因组计划的筹备阶段，杨焕明记忆犹新，基因测序是个技术活，还不是光出力就行。时间很紧张，好不容易凑齐了一百多人，1个月的训练时间又把仅有6个月的任务完成期用去一段，时间愈发捉襟见肘。

　　一张发黄的照片记录了当时的测序场景。黑板上满是测算数据，演算纸一摞一摞占满了不大的办公室。“拿到正式批准后，团队只有6个月的时间，怎么办？”杨焕明说，团队对参加国际大项目的认识高度统一，也对学习一项新技术充满热情，加班加点、不眠不休是常有的事。

　　就这样，在2000年的春夏之交，百余人耗时6个月，高质量地解码了人类基因组序列的1%。

价格走向平民化

　　20年来，技术不断迭代。

　　2023年，利用最新测序设备进行超过400人的全基因组测序耗时仅需2.5天。

　　测序技术已实现了自动化、智能化迭代。如今的测序场景已经完全没有了20年前“黑板上讨论、演算纸上验证”的模样。

　　一个六轴机械臂位于中心，不同的功能单元环绕着它，除此之外还有两条四轴机械臂“助手”辅助“主臂”工作，进行基因测序。它们旋转、停顿、放样、配合分秒不差、毫厘不偏。控温、指示、判读，一切发生在毫秒之间。

　　最先进的基因测序流程已经几乎完全由机器掌控。指甲盖大小的芯片上，有成千上万个小反应器组成测序单元。所有操作需要的速度和精度是人力难以企及的，全流程自动化串联将人力的不确定性完全剔除。当年的任务如果放在今天，人力和耗时都将大幅下降。

　　20年来，基因测序价格的每一次“断崖式”下降都成为引发关注的焦点。“人类基因组计划完成过程中创新了很多方法和拼接算法。随着效率不断提高，那之后几年，测序成本下降规律一直符合摩尔定律。”华大生命科学研究院院长徐讯说，但那时，给人体30亿对碱基测序仍是“大工程”。因为很多技术还不普及，比如40年前的计算机，庞大而昂贵，普通人根本用不起。

　　2007年5月31日，DNA之父詹姆斯·沃森拿到了装有他本人基因组图谱数据的光盘。这是世界上第1份个人版基因组图谱，花费了100万美元，不及当年38亿美元的万分之三。

　　“一条由数十亿碱基串起的‘链子’要进行测序，不可能整条链进行，需要断裂成小片段测序后再拼接起来。”徐讯说，测量一个人的基因组听起来像测量一条序列，但其实要进行无数条序列的测序。这就是为什么一次能进行大量测量的高通量技术一“入场”就再次改变了成本下降的曲线。

　　2008年，以高通量技术为“底气”，基因测序行业提出5000美元的成本目标。五年后的高通量测序更成熟、更高效，也实现了5000美元的目标。这是基因测序走向平民化的第一步。

　　“人们相信成本可以再降，信息化、自动化、智能化，以及生物信息处理效率相关的算力算法等都在演进。”徐讯说，测序技术越来越趋近普通人负担得起的价格，一个人的基因组测序成本终于在2023年降至不到100美元。

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