卢煜明专利连获科学大奖卢煜明得到了哈利波特的帮助?

2017-10-31

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文章简介：2016年9月19日,首个民间科学大奖--未来科学大奖揭晓:卢煜明.薛其坤因在各自领域的卓越研究,分别获得"生命科学"奖和"物质科学"奖,并将各自获得高达100万美元的奖金.两天后的9月21日,卢煜明又获颁"汤森路透引文桂冠奖─化学"(Thomson Reuters Citation Laureate - Chemistry).从2002年至今,汤森路透已成功预测出39位诺贝尔奖得主,因此也被誉为诺贝尔的"风向标".卢煜明的诺

2016年9月19日,首个民间科学大奖——未来科学大奖揭晓:卢煜明、薛其坤因在各自领域的卓越研究,分别获得“生命科学”奖和“物质科学”奖,并将各自获得高达100万美元的奖金。

两天后的9月21日,卢煜明又获颁“汤森路透引文桂冠奖─化学”(Thomson Reuters Citation Laureate - Chemistry)。从2002年至今,汤森路透已成功预测出39位诺贝尔奖得主,因此也被誉为诺贝尔的“风向标”。卢煜明的诺贝尔获奖前景隐约可见。

卢煜明获得这两项大奖的理由是: “基于孕妇外周血中存在胎儿DNA的发现,在无创产前胎儿基因检查方面做出了开拓性贡献”。何为“孕妇外周血”?无创产前检查大家大概都明白,但“基因检查”又是什么东东?研究过程中,据说他还得到了哈利波特的帮助?请跟随“蝌蚪君”一起来了解这位生物学专家和他的研究吧。

卢煜明教授(网络图)

唐氏综合征的阴影

身材矮小;眼睛细长,眼距过宽;经常张开的嘴巴,伸出口外的舌头;略显茫然的眼神...... 很多人对这样的外貌都印象深刻,这是典型的唐氏综合征患者的外形特征。比外貌特殊更为可怕的是,伴随唐氏综合征出现的智商和健康问题:唐氏综合征患儿的智商通常是25-50(正常儿童为100);先天性心脏病、白内障、急性白血病、甲状腺疾病的发病率也比正常人高出许多,老年性痴呆症的侵扰在唐氏综合征患者30岁时通常也会出现,如果患者能够撑到那个年龄的话(唐氏综合征患者的平均寿命只有16.

2岁)...... 更为严重的是,此病终生无法治愈。可想而知,“唐氏儿”家庭都承受了怎样的经济和精神压力。据统计,在我国,大约每20分钟就有一位唐氏儿出生。

1997年,纪录片《舟舟的世界》让喜爱指挥的唐氏综合征患儿舟舟成为聚光灯下的焦点,但事实上,绝大多数唐氏综合症患儿及其家庭的生活都是灰色的(网络图)

俗话说“对症下药”,但了解了唐氏综合征的病因,人们对于治疗它却几无办法。

我们都知道,人体共有22对常染色体和一对性染色体( X , Y ),即共46条染色体。而唐氏综合征患儿的第21对染色体发生基因突变,多了一条染色体,这条多出的21号染色体就是导致患儿智力低下、发育迟滞的“罪魁祸首”!

其他预后很差的染色体异常遗传病还有13三体征(第13号染色体数目为3条,也称Patau综合征)、18三体征(第18号染色体数目为3条,也称爱德华氏综合征)等。与唐氏综合征在新生儿中高达1/800的发病率相比,后二者的发病率为几万或几十万分之一,因此公众的关注度没有对于前者那么高。

目前,对付这类预后极差的染色体异常遗传病,人们最好的办法只能是在婴儿未出生前进行筛查,阻止患儿出生。

唐氏综合征患者有3条21号染色体(4排左3)

穿刺手术的隐忧

直到本世纪初,筛查唐氏综合征患儿的步骤都是:

1、血清学联合筛查法:测量母体血清中的甲型胎儿蛋白(AFP)、绒毛促性腺激素(β-hCG)浓度,并结合孕妇的预产期、体重、年龄和采血时的孕周等,计算生出唐氏综合征患儿的风险系数(风险值大于1/270为高危人群)。

2、风险系数较高的孕妇将被建议进行如绒毛膜穿刺术、羊膜腔穿刺术(简称羊穿)及脐带血穿刺术等进一步筛查,其中羊穿最为普遍。但医生往往会明确告知:“这些筛查手段都是侵入性的,有一定风险,包括胎儿、胎盘或脐带的伤害或感染,乃至流产或早产,这种可能性大约为1%。”

羊穿手术的施行多在孕妇的孕16~24周,步骤为:医生在超声波探头的引导下,用一根细长的穿刺针穿过腹壁、子宫肌层及羊膜进入羊膜腔,抽取20~30ml羊水,以检查其中胎儿细胞的染色体、DNA、生化成分等。(图片来自百度百科)

做还是不做?准妈妈们往往会陷入两难境地:一边是畸形、智力低下等症状的威胁;另一边则是1%的可能性腹中宝宝会受到损害。两者相较取其轻,许多孕妇咬咬牙放胆做了,但很可能感觉不值:98%的高危人群经过穿刺诊断,其胎儿都不是唐氏综合征;少数坚持不做穿刺筛查的孕妇,在产前的几个月乃至产后的很长一段时间里,则通常都会在惴惴不安中度过。

来自哈利波特的启示

2009年夏日的一天,香港中文大学化学病理学讲座教授卢煜明从研究室走出来,烦闷的心情久久没有纾解,他的烦恼来自于自己20几年来一直坚持的一个项目研究:

1987年,还在牛津大学学习的卢煜明接触到一种名为PCR(注二)的新技术,这种体外核酸扩增技术,能把目标基因片段在数小时内迅速扩增百万倍至数亿倍。两年后,卢煜明利用该技术成功地检测到孕妇的血液里存在胎儿细胞。

这能不能成为无创孕前诊断的突破口?这个念头在卢煜明的头脑里扎了根。1997年,卢煜明回到香港,就职于香港中文大学,当年他就和同事发现了游离在母亲外周血中的胎儿DNA,,并且会随着孕周增加稳定存在,直到孕妇分娩才会快速消失。

又前进了一步!卢煜明将这一发现发表于《柳叶刀》杂志,得到了广泛关注。但卢煜明清醒地意识到:将此发现应用到临床无创性产前诊断,还有很长的路要走。毕竟,这种游离DNA在母体的中含量很低(大约仅占10%),而且所有的DNA分子都以短的断裂片段存在,这意味着,非侵入性产检只能用于检测一些简单的单基因遗传疾病,复杂的遗传疾病还无法搞定。还要努力!卢煜明和他的团队苦苦寻找着下一个突破口......

时间转眼过去了10几年,2009年夏日的微风慢慢吹散了卢煜明的烦闷,他决定放松一下,和妻子去看最近大热的3D魔幻大片《哈利波特与混血王子》。转机出现了!卢煜明事后回忆道:影片刚刚开始,当看到电影Logo中的“H”字母迎面飞来时,他想到了“香港常见的棚架,那时意会到,可以借助胎儿父母的基因组数据作‘棚架’(作蓝本),再把胎儿的DNA碎片据此连接起来。”

能从魔幻电影中找到科研灵感,卢博士真是大写的牛!《哈利波特与混血王子》剧照(网络图)

突破口找到了,研究捷报接踵而来!

2010年底,卢煜明团队与美国科学家合作,首次在一位孕妇外周血浆中获得了胎儿的全基因组图谱。2011年秋,“无创产前胎儿基因检查(NIPT)”技术在正式开始临床应用。迄今为止,全球已经有超过90个国家采用了“无创产前胎儿基因检查”技术,使数以千万的孕妇因此受惠。

NIPT技术成功应用于临床、接连获奖都并没有让卢煜明停住前进的脚步,下一步,他准备把研究重心转向利用血液中存在的游离癌症DNA,对癌症进行筛查。他说:“我就像一个科学旅途中的旅人,每天都会行至此前从未到达的地方,进行探索。这是最令人激动的一点......”

人物小档案:卢煜明(LO Yuk Ming Dennis),分子生物学临床应用专家,尤其致力于研究人体内血浆的DNA和RNA。现为香港中文大学李嘉诚健康科学研究所所长、李嘉诚医学讲座教授兼化学病理学讲座教授。

1997年,卢煜明发现了孕妇外周血中存在游离的胎儿DNA,并发展出了一套新技术来准确分析和度量母亲血浆内的胎儿DNA,被誉为无创DNA产前检测的奠基人。曾获2005年国家自然科学奖,2011年当选英国皇家学会院士,2013年当选美国国家科学院外籍院士。2016年9月,荣获首届未来科学大奖“生命科学奖”;同月,荣获被喻为诺贝尔奖预测指标的“汤森路透引文桂冠奖”。