【基因革命】自然选择已经失效,智能进化是未来么?

作者:Peter Diamandis

奇点大学执行主席,和库兹韦尔共同创立了奇点大学(Singuarity University),致力于培养面向未来的、有“全球性”和“指数型”思维方式的人才。Diamandis 拥有MIT的分子遗传学、航天工程的本科学位,哈佛大学医学博士学位。

人类的进化方式正在从达尔文的自然选择转变为智能化方向。

在人类历史的大部分时候,我们的平均年龄只有26岁。

从统计的角度看,我们会在13岁生育,然后恰好活到能够帮助我们的孩子抚养他们的子女,之后,按照平均数来看,在26岁死去(那时我们不再与我们的子孙们抢食物)。

正是通过卫生与细菌理论这一科技创新,我们期望寿命值从26岁延长到了50岁。最近由于现代医药对心脏病和癌症的治疗的进展,人类的全球平均寿命骤然提高到71岁。

但是这只是开始。

读取—人类基因组测序

你的基因组是运行你身体的软件。

它是由32亿“字母”(碱基)组成,他们编码各种事情,让你成为“你自己”:例如你的头发颜色、身高、个性、疾病倾向、寿命等等。

直到现在,快速并廉价的读取这些“字母”(碱基)是很困难的,然而破译他们的功能更是难上加难。

2001年,我的朋友,也是美通社公司的共同创立者,J. Craig Venter博士完成了第一个人类全基因组的测序。这大概花了1年时间,花费了1亿美金。

自此之后,基因组的测序的成本以指数级下降,超出摩尔定律将近3倍(如下图所示)

基因组测序成本以指数级下降,超出摩尔定律将近3倍。

今天,一个人进行一次全基因组测序大约在1000美元。

这种成本变化轨迹是闻所未闻的,并且这能够让我们做一些更加有用和富有成效的事情。

数据发掘+基因组:

我们现在可以完成成千上万的个体全基因组测序,并且发掘所有的数据来破译基因组中的秘密。每个人的基因组产生了一个大约300G的文本文件。当我们将你测得的基因组和其他成千上万人的基因组,和其他健康数据(例如你的肠道菌群、代谢组数据和MRI数据)相比较时,我们能够使用机器学习方法来将某些特性(如眼睛颜色、脸的样子)或者疾病(老年痴呆症,亨廷顿氏病)与一些因素相关,并以此发展相应的诊断或治疗方法。

单病例随机对照治疗(N of 1 Care)

这是在卫生保健中最重要和最有效的改变之一。当你看懂了你的基因组后,我们将能够明白如何“优化”你。我们将知道哪些对你来说是完美的食物、药物、养生锻炼方法和补品。我们将会知道哪些肠道菌群对你来说是非常理想的。我们将会知道你最有倾向患上哪些疾病,并且我们能够在它未发生前,就阻止它们(而不是在患上这些疾病后对其进行治疗)。现在的卫生保健更像是疾病护理,你的医生总在试着找到使你健康的治疗方法。有了基因组数据,我们将能够锁定问题的根源并最终消除疾病。

现在我们能够读取基因组,那么我们谈一谈改变它。

改变—什么是CRISPR/Cas9?

过去的一周里,伦敦弗朗西斯克里克研究所的科学家们申请了批准编辑人类胚胎中的基因。如果它被批准了,这将会是世界上第一个被国家监管机构批准的类似研究。

去年四月,广州的一个团队报告了他们已经能够编辑人类胚胎的基因组。

是什么推动了这些进步?

是一种新的叫做CRISPR/Cas9的基因剪接技术,并且它正在悄然改变着大局。

CRISPR全称为“ClusteredRegularly Interspaced Short Palindromic Repeats”,它是一条DNA链,于1987年被发现的,是细菌防卫系统的一部分。

CRISPR/Cas9系统(Cas代表了与CRISPR相关的基因)在原核细菌细胞中被发现用于识别和剪切特定对细菌自身有害的外源遗传物质。

事实证明我们可以使用相同的机制来靶向和剪切特定的人类的DNA。也就是说,CRISPR/Cas9系统是一种可以编辑我们基因组的工具。

我们可以移除特定的序列,并且我们可以在特定的靶点出插入特定的核苷酸修饰。

更重要的是,不像其他的基因剪接技术,它廉价、快速,容易使用,并且相比以往的技术更加精准。因此,全世界的实验室将这种技术作为编辑基因组的指定方式。

有了CRISPR,我们不久将能够用它消除疾病、创造耐寒的植物,消除病原菌,并且能够做更多更有利我们生存的事情。

下图是近年来对CRISPR技术的投入的资金支持的变化。

CRISPR的研究经费增长显著

世界上成百上千的实验室正在探索CRISPR/Cassystem系统的新的应用方式,而且我们将会在未来十年内看到越来越多的相关应用上市。

构造—干细胞将会拯救你的生命

从某种意义上讲,你是10万亿人类细胞的集合。

这些构成你大脑、肺、肝、皮肤和其他器官的细胞,都来源于一种多能型细胞——干细胞。

干细胞有与众不同的能力,它能分化为身体其他任何部分细胞。在我们身体发育成型后,在被分化为各个部分(皮肤、心脏、肌肉、肾)的10万亿的细胞中,有一部分处于静态的干细胞,等待着被召唤去帮助修补受损组织。这些干细胞分布在身体的各个部分:骨髓中、脂肪中和每个组织中。

今天,世界的各个地方,研究人员和外科医生向受损区域注射干细胞并探索心脏病、脑部疾病、糖尿病、癌症治疗、关节炎、骨髓损伤、烧伤、黄斑变性等等疾病的干细胞治疗方法。

干细胞现在正被用在癌症研究中:“通过研究成人干细胞以获得更多有关参与自我更新的基因能够使识别新的药物分子靶点、发现能够摧毁自我更新的免疫治疗变得可能”。(斯坦福研究)

干细胞正在被用于组织再生和器官重建。在美国生物技术研究集团Synthetic Genomics和United Therapeutics中,近年来正在进行着为顾客再生一组肺这样令人难以置信的工作,不久的将来,他们将能够再生任何顾客需要的器官。

现在,可以接受的供体器官严重短缺。但干细胞将会改变这一局面,例如有了你的干细胞,我们可以将猪的肝脏取下,去除活细胞组织,留下胶原蛋白支架然后导入你的干细胞,这将会重新填充器官,沿着胶原蛋白支架长成一个为你量身定做的完美的肝脏。

我们生活在干细胞治疗的时代,它的影响力是惊人的。

总结

今天的健康护理,就像一个通过在房屋破损处放置水桶来修理漏水的修理工一样。未来的健康护理,将会是拿着扫描仪找到房屋的薄弱处并在漏水之前将其加固。

未来的10年内,基因组测序、数据分析、合成生物学和干细胞治疗的进步将会指引我们锁定问题的根源。

我们的明天,将会是一个没有慢性病、人人健康长寿、对每个人都有个性化的护理的完美的世界!

原文发布于微信公众号 - 新智元(AI_era)

原文发表时间:2015-11-05

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