探究的进程最高兴(治学者)

2017年12月14日   文章来源:群众网-群众日报   赵婀娜 宋子节 杨倚天

  日前,北京大学黄岩谊教授率领的团队在《自然—生物技术》期刊上在线公布《基于信息理论来修正失误的高精确度荧光发生DNA测序方法》,这标志着我国学者已胜利刷新DNA信息解读的精确程度,从基本上提高了测序方法本身的精度,打破了国外在基因测序领域的技术垄断,极大推动了我国生命科学与医学的研究开展,同时今后有望为婴儿基因突变检测、循环肿瘤DNA等测序临床医学应用的进一步开展提供更好的工具。

  这个研究团队,包括北京大学教授谢晓亮、黄岩谊,博士后陈子天,博士研究生周文雄、乔朔、康力以及副研究员段海峰。7位成员分别来自化学、物理、生物等差别学科背景。

  发明了纠错编码测序法,大幅提升了基因序列测定的精度

  众所周知,生命之所以能够代代相传、生生不断,奥妙在于承载遗传信息的DNA。人的基因组含有多达30亿对碱基对,理论上有无穷的排列组合。而DNA的序列测定是进一步研究和改造目的基因的基础,在生物学、医学等领域意义重大。因此在科学家解读遗传暗码时,测序技术是强有力的解码工具。

  以前,威廉希尔线上娱乐的DNA测序技术在世界上处于第二梯队,前沿科技仍被美国公司和科研机构垄断。威廉希尔线上娱乐的数千家测序服务公司只能斥巨资引进国外测序仪,并不具备在技术源头的解决方案,更没有自己的测序仪。

  “就像需要自己的飞机一样,威廉希尔线上娱乐也需要自己的测序仪。如果一味借用别人的技术,将永远没有时机领先。”正是出于这种想法,黄岩谊率领的课题组使用7年时间,发明了纠错编码(ECC)测序法,自此,我国基因测序技术拥有了独立自主的核心技术与知识产权。

  如同古埃及罗塞塔石碑一样,碑上分别用古希腊文字、古埃及象形文字和当时的通俗体文字刻了同样的内容,近代的考古学家比拟3种语言版本内容,解读出古埃及象形文字。ECC测序方法同样使用3种差别方式检测同一序列,通过创建3个正交简并序列,将信息冗余和测序进程结合,发现和纠正测序中发生的失误,从而大幅提升基因测序精度。

  以基础研究促进新技术开展,从基本上推动应用

  “随着产业的不断开展壮大,竞争将越来越集中于‘上游’技术源头。此次ECC测序方法的发现,正是从源头掌握住DNA测序方法,打破别的国家商业垄断的钳制,掌握核心知识产权。” 黄岩谊介绍。“这是非常重要的原创文章,不是那种快速论文。”谢晓亮表示,ECC测序方法将把下一代测序仪的精度大幅提升。

  从威廉希尔线上娱乐制作向威廉希尔线上娱乐智造迈进,梦之国际登陆农业通过筛选优良基因进行育种、梦之国际登陆医学通过DNA测序进行疾病监测与预防……DNA测序研究结果不但促进威廉希尔线上娱乐生命科学研究的开展,也能够为世界提供威廉希尔线上娱乐智慧。“虽然当前在一些领域我国依旧是跟跑阶段,但是相信我们有潜力在未来成为领跑者。” 黄岩谊说。

  ECC测序法研究结果属于基础前沿研究,是引领别的学科研究开展的原始创新与先导。“我们从基础科学动身推动新的技术开展,才能从基本上推动应用。如同只会造车,没有高渡过硬的核心发动机驱动也不可。”黄岩谊介绍。

  用7年的时间做一项研究,经历了科研难关、经费紧张、工作停顿、人员不稳定等诸多问题。“很多时刻不克直接以为到关键突破口在哪里,需要不断探索。很多已有知识不克直接应用,需要融会贯穿。”黄岩谊介绍。“论文公布当然很高兴,但更重要的是科学研究自身的价值,和探究进程中的成就感。”这是课题组成员的相同感受。

  论文没有秘密,希望与环球的科学家共享先进

  科学研究的美在于真理往往以同一本质的差别面目贯穿于诸多学科之间。这也使得研究需要集合多方知识进行探究。

  测序技术的开拓就涉及化学、生物医学、计算机、微电子学、光学、原料科学和周密加工等多学科技术。

  如果没有近年陆续成立的北京大学前沿交叉学科研究院和包括团队成员所在的生物动态光学成像中心等诸多跨学科研究中心,像ECC测序方法这样的需变动多方资源的纷乱工程就很难组队。黄岩谊表示,“将差别研究领域、研究背景的老师和学生聚集在一起,相同推动科研开展,这才使得此次研究能够融合多方智慧,最终获得胜利。”

  承担了关键的数学推导、算法优化以及编程实现的团队主要成员、北京大学生命科学学院生物物理学专业博士生周文雄表示,关键算法的诞生是来自一次偶然的课堂实践。“美国国家科学院院士迈克尔·沃特曼教授的研究理论在70年代的生物信息学研究领域影响深远,我幸运地在一次课堂运动中获得了与他访谈的时机。一天晚上做完实验回家的路上,我忽然发现这一理论为课题提供了算法计算的灵感。”

  当然,一切大胆料想都需要细致严谨的印证。在黄岩谊看来,“研究结果体现了基础工作抽象原理的突破和工匠精神的完善结合。不但要想得好,并且要做得好。用更好的技术,做更好的科学。”

  研究进程中,搭建宽松的科研平台,提供优质资源,学生得以不断成长先进,这一点使黄岩谊备感欣慰,“我国基础研究开展的关键还是要培养创新人才,因为我们不但要掌握造仪器的技术,还要培养一批能够发明新仪器的年青的尖端科学家。”

  “我从做物理化学实验,一直到做分子生物学、光学实验,从研究仪器、流体操纵,最后到研究计算机算法。回想起来,真是什么都学到了。”论文的第一作者、研究的主要推动者陈子天博士表示,他最初加入课题组时还是北大化学系本科生,做着做着读完了工学院博士,现在是生命科学学院的博士后。

  ECC测序研究工作从启动到公布,历时7年,其中经历种种挑战与考验,但做出精品的进程是美的。“最初也没想到会有这么困难,但是慢慢就发现有趣的地方在哪儿了。这篇论文没有秘密,希望我们一切的了解、发现、先进,都能与全世界的科学家共享。”黄岩谊说。

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