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Eric Green:基因组 25 年,进展远比想象更快! (含完整视频)

2026年09月05日

在昌平实验室举办的人类基因组25周年国际会议上,美国国家人类基因组研究所(NHGRI)前主任Eric Green在演讲中回顾了人类基因组计划从构想到实施的过程。




Eric Green在20世纪80年代接受医师科学家训练,作为博士后参与人类基因组计划,后在NHGRI工作31年,其中15年担任主任。人类基因组计划于1990年启动,原定用15年完成。研究者先测序酵母、线虫和果蝇等模式生物,再把经过验证的流程扩大到约30亿个碱基的人类基因组。早期工作依靠染色体图谱、酵母人工染色体(YAC)和细菌人工染色体(BAC)克隆文库、桑格测序以及大规模计算。


Eric Green回忆了当时“摸着石头过河”情形——这项大计划并没有一份可以从头执行到底的固定方案。团队先从小基因组中积累经验,再随着方法、设备和计算能力的变化不断调整计划。最终,他所在的公共联盟综合采用了克隆图谱和全基因组鸟枪法等策略。多个国家的测序中心将任务拆分为可以并行执行的模块,再把产生的数据汇总到当时的服务器中。在缺少网页和云计算的时代,部分数据甚至需要通过CD和传真在实验室之间传递。Eric Green用“边飞边造飞机”形容这段经历:项目必须一边测绘、测序和组装,一边根据结果修正下一阶段的安排。这种组织方式后来成为生命科学开展大型协作项目的重要经验。


2000年6月,“公共联盟”与“私营团队”(Celera Genomics)宣布将同时提交人类基因组草图,2001年2月,双方成果分别发表于《Nature》和《Science》。这场被媒体称为“竞赛”的过程,最终以双方共同公布草图告一段落,但草图并不是最终完成的序列。2003年4月,人类基因组计划宣布完成,比最初15年的安排提前两年多。Eric Green说,项目的终点后来成为基因组医学的起点。


人类基因组计划留下的另一项宝贵财富是百慕大原则。Eric Green回忆,三次百慕大会议推动了新数据快速进入公共数据库,使不同国家的团队能够在同一份序列上复核和继续研究。测序技术本身也发生了巨大变化;首个人类基因组序列成本约为10亿美元,测序阶段持续约6年;如今基因测序公司Illumina生成单个人类基因组数据成本已低于1000美元,耗时6秒。测序在25年后的今天已经从跨国工程和大型工厂式流程,变成许多实验室能够重复执行的基础设施。


成本下降解决了“能不能测”的问题,却没有自动解决“如何解释和使用”的问题。过去25年,基因组学已经进入癌症、罕见遗传病诊断、无创产前检测、药物基因组学和疾病预防等领域,但基因组信息仍只覆盖医疗体系的一部分。Eric Green用飞机维修作比喻:人们信任维修工程师,是因为工程师手里有飞机的设计图。未来的医生也可能借助患者的基因组信息理解疾病,但基因组不能单独决定诊断或治疗。他提到,新生儿全基因组测序已成为值得关注的研究方向,其临床价值仍需进一步评估。


从“边飞边造飞机”,到今天逐渐拥有可以“供工程师检修的完整航图”,基因组学已经走过一段关键航程,也站在新的起点。正如飞机维修需要设计蓝图,未来的医生也将借助患者的基因组信息理解疾病。而这条航线最终要连接的,仍是基因、疾病机制与临床疗效,使基因组医学惠及全人类。


专访  |  Eric Green




随后,Eric Green接受了昌平实验室的专访。从“基因组”这个词的诞生,到基因组医学以出人意料的速度开始“挽救生命”, 作为这一切的见证者、基因组计划的参与者、基因组学不断发展的推动者,Eric Green难掩兴奋。他坦言,有些事他以为要等到后代来完成,没想到测序技术的跨越式进步,测序价格的大幅度下降,基因组对医学多领域的颠覆性改变......这些看似不可能很快完成的“假想”,来的这么快,这么好!


  1987年,一个重要的年份  

1987年,Eric Green刚刚完成 MD-PhD 联合培养,取得医学博士和哲学博士学位。也恰恰在这一年,“genomics”这个词第一次进入学术视野。在此之前,基因组学甚至还没有自己的名字。他回忆起过去的时光,仿佛就在眼前。

Eric来自一个科学氛围浓厚的家庭,父亲是病毒学家,哥哥和姐姐都在医学院深造,受家庭影响,他最终选择攻读 MD-PhD。在博士后导师梅纳德・奥尔森(Maynard Olson)的指引下,他踏入这门尚在萌芽的新兴学科;之后参与人类基因组计划,并在美国国家人类基因组研究所(NHGRI)推动基因组学与疾病研究相结合。回忆起那段时光,能够绘制出人类基因组的“蓝图”让他无比兴奋。于他而言,基因组学后续在医学领域的各类应用,并非遥远的历史,而是亲身一步一步走过的历程。



“我错了”!

当被问及过去25年来,基因组学最大的成就时,Eric Green毫不犹豫给出了答案:把基因的测序成本从约10亿美元降到1000美元以下!人类基因组计划完成首个序列时,实际测序成本约为10亿美元,而现在成本下降超过百万倍!在Eric Green看来,这才让后续的研究成为可能。

“我错了!” Eric Green在采访时反复说,一切都比预想的快!1990年项目启动时,他不确定人类基因组能否在15年内完成;2003年项目结束时,他不相信测序价格会很快降到1000美元;自己还在职业生涯中还有机会看到基因组学真正挽救生命,这更让他难以置信。“Set audacious goals even if they terrify you, and then just pursue them”,Eric Green给青年科学家的建议是,大胆设定目标,再不遗余力去实现它。


医学中的应用,没想到那么快!

Eric Green在采访中介绍,基因组计划的影响已经进入临床。癌症和罕见病诊断开始使用基因组信息,胚胎植入前遗传学检测和药物基因组学也进入了部分医疗场景。

他特别提到一个急性患病新生儿的案例。对重症监护室中病情迅速变化的患儿,快速全基因组测序有时能提供关键诊断线索,辅助医生调整治疗方案。但他也强调,基因组结果本身不会自动给出答案,仍需临床团队结合症状和检查结果综合解读。从基因读取中的信息,最终如何变成临床可以使用的方案,任重而道远。


我们需要一个“生态系统”

推动基因组学进入医学,靠的从来不是某一个研究所。政府先为基础研究提供资金,学术团队解决测序化学和数据分析问题,风险投资愿意承担高风险,企业再把能够工作的技术做成产品和服务。每一方都只完成了其中一段,测序成本的下降却是这些力量接在一起后的结果。

这也是他在 NHGRI 任主任时反复推动跨机构合作的原因。NHGRI 有基因组学专长,却没有癌症、心血管、血液或糖尿病等领域的全部临床知识。Eric Green需要说服其他研究所把基因组学放进自己的疾病研究,让测序团队和疾病专家一起设计问题、解释结果。对他来说,生态系统不是一个口号,而是让一项技术真正进入患者医疗过程所必需的合作关系。


结 语

采访临近尾声,Eric Green依旧提起那句 “我错了”。他曾经担心相关目标实现的速度太过缓慢,可现实里技术的发展一次次超出他的预期。如今,他面临的问题已经转向另一个维度:基因序列的读取速度大幅提升之后,我们何时才能稳定、可靠地将测序结果应用到更多患者身上?




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