我n九世纪有一个名叫克尔德鲁夫的挪威维京,这么大而强烈,没有人可以打败他。他在一艘长船和袭击和掠夺的城镇和遥远的土地上的休止和掠夺城镇中航行了多年。他安顿下来,一个非常富有的人。
科维尔多夫有两个儿子,他们长大后都成为了伟大的战士。一个加入了哈拉尔德国王的行列。但随着时间的推移,国王对儿子日益增长的权力感到恐惧,并杀害了他。Kveldulf誓言报复。带着他幸存的儿子和盟友,科维尔杜夫追上了杀手,挥舞着双刃斧头,杀死了50个人。他把最微不足道的幸存者送回国王那里,讲述他的事迹,然后逃往新定居的冰岛。克维尔多夫死于旅途中。但他剩下的儿子斯卡拉格里姆(Skallagrim)登上了冰岛西海岸,生意兴隆,并生了孩子。
斯卡拉格里姆的孩子们有了孩子。那些孩子有了孩子。维京人科维尔杜夫和他的儿子斯卡拉格里姆的血液和基因代代相传。1949年,一个名叫卡里·斯蒂芬森(Kari Stefansson)的后裔在雷克雅未克(Reykjavik)的首都出生。
和科维尔杜夫一样,斯蒂芬森也会长成一个身高6英尺5英寸的巨人,有着锐利的眼睛和胡子。在他年轻的时候,他就到芝加哥大学和哈佛大学这片遥远的土地上去寻找智慧的宝藏。但是,在20世纪90年代现代遗传学的开端,神经学家斯蒂芬森被一种不太可能的诱惑诱惑回了他的祖国——正是他和他的30多万同胞从科维尔杜夫和那一小群孕育了冰岛的移民身上遗传的基因。
斯蒂芬森有一个大胆的设想。他将从他的国家早期居民的每一个活着的后代中创建一个DNA库。这个图书馆,加上冰岛丰富的家谱数据和详尽的医疗记录,将构成一个无可比拟的资源,可以揭示人类疾病的起因,并指出治疗方法。
1996年,斯蒂芬森成立了一家名为Decode的公司,将他的小岛国推入了基因搜索这一新兴领域的中心。“我们的遗传遗产是一种自然资源,”斯蒂芬森在返回冰岛后宣布。“就像鱼和热水池。”
斯蒂芬森开启了一段史诗般的旅程。他和他的船员收集了15万同胞(占该国人口的一半)的DNA,并构建了一个家谱图,其中几乎包括了这个小岛国家所有成员的家谱。接下来,他们成功地读取了11000多个冰岛人的全部30亿个核苷酸基因序列。他们现在可以推断出整个冰岛人的个体基因组。然后,他们开始了一场大规模的寻宝活动,寻找那些丢失了其他人携带的DNA片段的冰岛人。他们将这些“被敲除”的基因与其对携带这些基因的个体的影响进行了匹配。这种追求才刚刚开始。但它已经带来了丰厚的回报。
2015年,斯蒂芬森和他的团队报告称,他们发现了一些罕见的突变,会增加患阿尔茨海默病、胆结石、心房纤颤和甲状腺疾病的风险。如果研究人员能够找到突变影响的化学途径,他们将对人类一些最严重疾病的病因和可能的治疗方法有前所未有的深入了解。
在中世纪,抄写员在《冰岛人的传说》中记录了维京人科维尔杜夫以及冰岛的传奇探险家和家庭的传奇事迹。不久前,在一个隆冬,我冒险去冰岛写关于冰岛人征服基因密码的传奇故事。
我十二月的冰岛是一个寒冷而令人生畏的地方。太阳要到上午11点才升起。4点就没了。风吹过冰川覆盖的山脉,穿过贫瘠的火山平原。在那个黑暗的早晨,我从海滨旅馆出发去见斯蒂芬森,空气中弥漫着刺骨的寒意。
Decode的总部位于雷克雅未克郊区,灯光明亮、现代化,配备了令人赏心悦目的盆栽植物和硬木地板,就像森林边缘的一座温暖的中世纪城堡。但当我走近时,我感到不安。斯蒂芬森以善变的性情闻名,当被面试官惹恼时,他会起身离开——或者干脆把额头垂到桌边大声叹气。由于一个误会,我迟到了半个小时。
在斯蒂芬森的办公室外,Decode的新闻联络员坐在我旁边,怒气冲冲。他警告说,他多变的老板的反应是无法预测的。他还会和我见面吗?“走着瞧吧。”他喃喃地说。
最后,Stefansson出现。他身材修长,身材高大,留着胡子,一头蓬乱的白发,穿着运动鞋和白色条纹连帽衫,伸出手来。我道歉。
“美国人有傲慢、狡诈和愚蠢的倾向,”斯蒂芬森笑着回答。然后他把我带到他的办公室。
斯蒂芬森经常采取一种颠覆性的、维京式的反抗,并喜欢扮演挑衅者。斯蒂芬森是冰岛一位著名电台记者的儿子,他坚称自己内心仍是一名艺术家,他在成长过程中“绝对决心”要成为一名作家和诗人——在命运的介入之前,这条路似乎很有可能实现。史蒂芬森高中刚毕业的一个晚上,他和一个同学喝醉了,酒吧打烊后,他就在外面闲逛。
Stefansson说:“早上,我们有点醉了,有点宿醉了,我们决定走到大学去申请医学院。”“我对它不感兴趣。他想上医学院。然后,突然间,我上了医学院。
“我觉得医学院特别无聊,”斯蒂芬森补充道。“我不知道我为什么要留下来。”
至少有一个理由让我留下来。当斯蒂芬森离开家的时候,他已经对未经检查的疾病造成的破坏有了自己的理解。斯蒂芬森深爱的哥哥——一个天赋异禀的运动员,“把优秀的文学作品强加给我”,“是我成长中的英雄”——精神崩溃了。斯蒂芬森被他哥哥的幻觉所震撼——有一次,他打电话给斯蒂芬森,为用斧头袭击他而道歉,这一事件从未发生过——以及这种鲜为人知的疾病对他的家人造成的毁灭性影响。
“他完全失控了,”斯蒂芬森说。精神分裂症是一种思想和情感的疾病。定义你作为一个个体的是你的思想和情感。所以一旦你患上了这种疾病,你就会改变。对于那些与你互动的人来说,你变成了一个不同的生物。”
Stefansson鸽子进入了搜索答案的时间的精神病文学,并随着时间调情,因为它的生命致力于精神病学。但他发现精神科医生用“对问题的不感兴趣的方法感到沮丧”。相反,他专注于神经系统,神经学和病理学疾病的生物学研究。
自斯卡拉格里姆时代以来,冰岛人就一直生活在地理上的孤立之中,培养着一个异常同质的基因库,即金发碧眼的虚拟表亲。
1977年,他在芝加哥大学(University of Chicago)做博士后,最终成为了一名教员。正是在那里,他爱上了科学,屈从于他真正的使命。在芝加哥,斯蒂芬森因研究多发性硬化症(MS)而闻名。多发性硬化症是一种致残疾病,人体自身的免疫系统攻击被称为髓鞘的脂质脑涂层,髓鞘是神经系统电脉冲传输的关键。
上世纪80年代,作为一名年轻的教授和研究人员,斯蒂芬森和一名名叫杰弗里·古尔彻(Jeffrey Gulcher)的研究生花了数月时间寻找大脑中表达的可能导致身体攻击鞘的单个蛋白质。他们推断,如果他们能识别出它们,也许药物可以消除它们。但这种方法令人沮丧。即使他们成功地分离出了一种似乎与免疫攻击发生有关的蛋白质,也没有办法确定它实际上是疾病的原因,而不是身体对它的反应。
Stefansson认可的遗传学可能提供更好的解决方案。Every one of us carries somewhere in the neighborhood of about 20,000 different genes in our cells, each compromised of anywhere from 27,000 to 2.4 million pairs of DNA’s core building blocks, nitrogen compounds known as nucleotides that contain one of four bases, cytosine, guanine, adenine, and thymine. The sequences of these bases, referred to by their first letters—“A,” “C,” “G,” and “T”—encode the molecular level instructions for every single protein our bodies produce. Those proteins in turn determine everything from our hair color to our temperament to the shape of our toes.
但有时,我们的基因组在碱基对序列中存在输入错误,这可能会导致身体的指令出错。大多数科学家认为,生活方式和这些DNA序列突变的结合是大多数人类疾病的根源。
对于Stefansson来说,很明显,如果你能发现多发性硬化症患者特有的蛋白质基因编码的差异,那么很有可能蛋白质在导致该疾病中发挥了作用,并将成为一个有希望的药物靶点。
我在20世纪80年代,识别基因差异是一项艰巨的苦差事。在他们最初探索MS中涉及的蛋白质时,Stefansson和Gulcher使用科学所能提供的最好工具,对单个7,500单位的DNA链进行了测序,该DNA链编码了特定的蛋白质。这花了三年时间。
到了20世纪90年代初,斯蒂芬森开始相信,情况即将发生变化。科学家们启动了人类基因组计划(Human Genome Project),这是一项耗资30亿美元的国际努力,旨在识别人类DNA中的所有基因,并确定据估计包含这些基因的30亿个化学碱基的顺序。1993年,Stefansson和Gulcher被哈佛医学院招募,这项新技术正是他们研究多发性硬化症所需要的。
在哈佛,斯蒂芬森有了一个突破性的想法。他将在冰岛进行硕士研究。在美国这样的多样化人口中,致病基因很难与其他变异区分开来,因为需要分类的个体变异数量之多令人眼花缭乱。任何一个美国人都可能携带有非洲、东欧、巴西、俄罗斯和北极特有的突变基因。找出这些突变中的哪一种导致了特定的疾病,有点像通过比较德语书和法语书来查找错字。
但自从斯卡拉格里姆和他的移民伙伴们开始,冰岛人就一直生活在地理上的孤立中,培养着一个异常同质的基因库,即金发碧眼的虚拟表亲。这种与世隔绝的种群将使人们更容易发现错误的致病突变,并对各种人类疾病的病因有了新的认识。Stefansson要求冰岛的一位神经学家招募多发性硬脑症患者,并指导他们带上一个亲密的、健康的亲属进行比较。很多人都是带着一大群亲戚来的,他们都很想帮忙。
Gulcher和Stefansson带着200名MS患者的DNA回到了波士顿,他们只有15个兄弟姐妹,但还有数百个远亲。大多数遗传学家依靠兄弟姐妹对进行研究。但斯蒂芬森敏锐地意识到,他的远房亲戚将被证明更加有用。远亲继承的共同基因远远少于两个拥有相同父母的个体(他们拥有大约50%的相同DNA)。虽然这使得找到两个携带相同致病突变的远亲变得更加困难——一旦你找到了他们,就很少有额外的共同点可以消除,因为他们是致病的原因。
哈佛大学的一位生物学家将斯蒂芬森与他的维京祖先进行了不利的比较——“至少他们没有假装他们的掠夺是为了公众利益。”
自信的Stefansson决定扩大他的实验室,寻找共享的DNA序列,以缩小与ms相关的基因的位置。然而,当他们向美国国立卫生研究院申请资金时,他们得到了痛苦的现实。评论家对他的冰岛亲戚的样本不以为然。他们问,为什么没有更多的兄弟姐妹?他们提醒斯蒂芬森和古尔彻,兄弟姐妹是遗传学研究的公认方案,因为他们共享DNA——完全忽略了远亲也共享DNA的事实。
峡谷非常愤怒。但斯蒂芬森并没有被吓倒。即使他们得到了这笔拨款,他也不相信这笔钱足以资助他从冰岛回国后开始发展的愿景。早上休息时,斯蒂芬森和古尔彻在哈佛实验室街那头的一家星巴克,他提出了一个更大范围的建议。冰岛人痴迷于族谱,有着集中保存医疗记录的传统,以及利他主义的民众。美国有一个庞大的组织库,自1915年以来一直保存着尸检的样本,并记录了自1952年以来诊断出的每一个癌症病例。
如果Stefansson和Gulcher能够开办一个研究所,或者将风险投资公司出售给一家私人公司,他们就有可能利用冰岛巨大的遗传资源来收集见解,不仅是关于ms的见解,而是关于所有人类疾病的见解。如果他们能筹集到资金,将大型生物技术引进冰岛,扭转人才流失——把那些因为缺乏本地机会而出国的哈佛和斯坦福博士都带回来——他们就能依靠广泛的支持。谁也不知道他们可能会做些什么。
两人开始接触风险投资公司。几个月之内,Stefansson筹集了1200万美元。他要回冰岛开店。
至于他在美国最著名大学梦寐以求的工作呢?“哈佛是一所糟糕的大学,”斯蒂芬森说。“这是一个由独立机构组成的松散联盟,我渴望离开那里。那是一个无聊的地方。”
OStefansson在1996年启动Decode后做的第一件事就是访问了冰岛最大的家谱数据库,这个数据库是由一个电脑程序员在业余时间为家谱爱好者创建的。它包含了40万条记录,可以追溯到冰岛的殖民时期,包括小牛皮手稿、教堂记录和1703年的人口普查,几乎所有冰岛人都可以了解到他们的家庭起源。但数据库并没有达到应有的全面程度,因此斯蒂芬森派人去梳理教区记录和随后的人口普查,以充实数据库。
冰岛的政治领导人渴望建立一个强大的生物技术部门。1998年,斯蒂芬森开始游说建立一个庞大的新数据库,该数据库将包括所有在世冰岛人的国家健康保险记录,并可以与家谱和DNA样本进行交叉比对。虽然大部分数据已经被计算机化了,但这些数据还分散在全国各地的医院和医生办公室里,分布在一系列需要标准化和统一的不同系统中。
政府公布了一项法案,授予Decode建立数据库并将其推向国外研究人员的独家权利。这项立法引起了轩然大波。它包含了一项条款,假设冰岛人同意Decode公司使用他们的信息,除非他们提交了选择退出的表格,否则信息是匿名的。批评者将其称为奥威尔式的夺权行为。哈佛分子生物学家理查德·列万廷(Richard Lewontin)将斯蒂芬森与他的维京祖先进行了不利的比较——“至少他们没有假装他们的袭击是为了公众利益”——并建议对冰岛进行科学抵制。一位荷兰数据保护专员警告说,冰岛可能会被欧洲法院定罪。在数月的尖刻批评之后,该法案在议会获得通过。但是它的隐私保护是如此之多,包括要求Decode资助一个监管机构,以至于Stefansson放弃了与政府合作建立一个国家数据库的努力。他表示:“这将使我们在一夜之间陷入破产。”
事实证明这只是一个小挫折。Decode继续收集志愿者的医疗记录和DNA,同时获得了 的许可,可以在政府生物伦理和隐私委员会批准的未来研究中重复使用这些数据。每个 志愿者都填写了详细的问卷,问卷内容包括头发颜色、胆固醇水平、吸烟习惯等,总共有2500个特征。到2001年,Decode报告称,他们发现或定位了与子痫前期、骨质疏松、精神分裂症、阿尔茨海默病、中风和心脏病发作有微小但重要联系的基因。它的数据库被视为一个信息金矿。
那一年,Decode在纳斯达克进行了首次公开募股,估值超过10亿美元。到2000年代中期,斯蒂芬森领导了一个庞大的企业,拥有数百名科学家、遗传学家、计算机工程师、投资者关系人员——甚至人类学家。他们住在一栋闪闪发光的新总部大楼里,里面有一间通风的中庭餐厅,四周环绕着几层玻璃墙的办公室和实验室。在冰岛奢华的夏季,抛光的玻璃天花板让金色的木地板和镶板的墙壁几乎24小时都沐浴在阳光中。
2000年,人类基因组计划(Human Genome Project)公布了一份序列草案,显示每个个体携带的30亿个碱基中有99.9%是相同的。许多遗传学家认为,这意味着常见疾病的原因可能在于剩下的0.1%,而且大多数变异都是附着在核苷酸上的单个碱基,称为“单核苷酸多态性”(single nucleotide polymorphisms, SNPs)。
科学家们发现,大多数遗传物质以一种非常有结构的结构从父母传给孩子,这种结构由可预测数量的基因块组成,并基本保持不变,这一组称为单体型。据信,这些单倍型在人类进化的早期就已经形成,这意味着每个人可能只有少量的共同口味。
2002年,一个由遗传学家组成的国际联盟开始寻找和编目那些被认为对每一个已知的单体型个体都不同的个体突变,以便建立这样一个参考指南。到2005年秋天,科学家们已经对与特定单倍型相关的近150万个DNA点(SNP)进行了分类,这些DNA点可以通过一种叫做SNP芯片的独特芯片在血液样本中迅速识别出来。这些snp可以作为特定单倍型或单倍型区域的遗传“签名”。如果你能找到一种疾病个体特有的单核苷酸多态性,人们认为,你就能锁定单体型的那个区域,找到导致疾病的突变。
2006年,当第一批SNP芯片抵达Decode总部时,斯蒂芬森与他的副手们会面,制定战略。斯蒂芬森回忆说,有一天,他的计算机和统计专家奇才、麻省理工学院(mit)毕业的电气工程师丹尼尔·古比贾德森(daniel Gudbjardsson)冲进了他的办公室。当天早些时候,Decode收到冰岛政府数据保护委员会和伦理委员会的消息,允许其进行心房颤动(AF)的研究,这是最常见的不规则心跳形式。现在古比贾德森来了,他的团队已经锁定了两种遗传变异的位置,这两种变异使AF的可能性增加了70%和40%。
那些拥有两个更强大的变异副本的人——分别来自父母一方——患这种疾病的可能性显著增加。心房颤动是一条大鱼——它会引起心悸、充血性心力衰竭,并使中风的风险增加4到6倍。他们已经做了一项关于中风的研究。他们所要做的就是取出他们基因库中已有的DNA,运行SNP芯片,寻找他们发现的与AF相关的基因突变。
使用新方法寻找这种疾病的基因联系花了三个小时。在接下来的几个月里,Decode发现了与青光眼、睡眠障碍、乳腺癌、心脏病、骨质疏松和肥胖相关的常见基因变异。“在SNP芯片之后,我们几乎有了一个发现工厂,”斯蒂芬森说。“我们把世界上其他地方都抛在了身后。”
E尽管如此,在短短几年内,对新技术力量的怀疑开始增长。哥伦比亚大学(Columbia University)基因组医学研究所(Institute for Genomic Medicine)所长大卫•戈尔茨坦(David Goldstein)曾与Decode至少进行过两项研究。但在2007年由牛津大学(University of Oxford)的一个研究机构协调进行的一项研究之后,他成为了一名批评者。这项为期两年的研究利用了50个研究小组的数据,筛查了1.7万人的基因,被称为迄今为止对常见疾病进行的规模最大的研究。它将24个基因与7种最常见的疾病联系起来,包括心脏病、1型和2型糖尿病、双相情感障碍和克罗恩病。
但是戈尔茨坦震惊的是,这项研究只发现了双相情感障碍(一种已知受遗传基因影响的疾病)的一个基因,而且与该基因相关的双相情感障碍病例数量“几乎不显著”。事实上,的总和与多种疾病相关基因的研究甚至在解码的结果如果你添加一些diseases-didn似乎接近占所有病例的期望基于多久这些疾病在家庭。
他说:“这项研究涉及很多个体,所以样本量是合理的,如果常见变异是原因,那么样本量应该更多。”“那里没什么东西。”科学家们开始将这种令人困惑的结果称为“遗传性缺失之谜”。戈尔茨坦和其他人认为,也许大多数疾病受普通变异的影响并不像许多人认为的那样大,而是更多地受到各种罕见变异的影响——因为太罕见了,所以不能假设它们可以在单倍型中可靠地找到。
斯蒂芬森继续认为,即使普通变异只解释了部分原因,它们仍然可以用于治疗疾病。如果它们揭示了与疾病相关的潜在化学途径,就可以用来开发药物。
但他有更大的问题。到2009年1月,Decode公司只剩下370万美元。信贷市场冻结,冰岛政府也无能为力——国家本身正处于破产的边缘。去年11月,Decode宣布破产。
斯蒂芬森还不愿意承认失败,他很确定他认识至少几个金融家,他们可能愿意帮助他的公司摆脱破产。Decode在2000年首次上市时,两家风险投资基金——西雅图的arch venture Partners和马萨诸塞州的Polaris venture Partners——都兑现了约700%的投资回报率。颇具说服力的斯蒂芬森说服了这两家风险投资公司重返竞争;为了获得Decode公司的大量股份,他们总共支付了4000万美元。北极星的合伙人特里•麦圭尔(Terry McGuire)表示:“在我看来,这家公司正在大步前进。”
事实上,正如2010年1月的破产所出现的解码一样,新的创新正在击中市场,这些市场将比SNP芯片的技术更加转化,用于比以往任何时候都更快地测序整个人类基因组。如果您可以廉价地序列整个人类基因组并与他人比较,您不需要看常见的单倍型标记。您可以在每个地方和理论上比较遗传密码,具有足够的计算能力,挑选出那些罕见的突变。人类基因组项目于2000年推出了第一个完全测序的遗传密码的草案,约合500,000美元。对于2010年的相同金额,解码可以获取由生物技术公司Illumina公司创建的革命性新机器,其每10天能够每10天同时进行三种DNA样本。Stefansson的第一件事之一是罢工交易以获得四台机器。
全基因组测序仪的发明和商业化是一个突破。此前,科学家们认为,了解疾病的答案在于找到从很久以前传下来的常见突变,并使用SNP芯片进行识别。但这种方法有很多人认为是一个主要的局限性。常见的单倍型是古老的。如果基因突变导致了一种疾病,这难道不会降低一个人的生存几率吗?这难道不会降低个体将自己的DNA传给后代的几率吗?自然选择难道不会清除突变吗?
现在,有了全基因组测序,就有可能寻找极其罕见的、相对较新的突变——这种突变如此强大,很可能会被自然选择迅速淘汰。它们是如此致命,换句话说,它们降低了一个人活下来将突变遗传给后代的可能性。你可能在古老的,共享的单倍型上找不到这些突变。但正是因为它们 如此致命,它们更有可能揭示疾病途径的重要信息。
Stefansson说,这些“进化的灾难”会扰乱生理功能,而不是将你置于正态分布曲线上。但它们会给你一个生化途径——它们会给你一个明确的指示,告诉你是什么生物化学和生物学受到了干扰,导致了这种疾病。”
当Decode在2010年从破产中走出来的时候,一种新的兴奋情绪爬进了公司的办公室 。每周有几次,斯蒂芬森和他的高级助手们会列队进入一个玻璃墙的小会议室。斯蒂芬森会走出来,漫步到教室前面,在一张大桌子的最前面坐下来,面对着他的博士智囊团。-“孩子们”-在他的前面,在另一边,“这样我就能看到他们,他们对我很好。”
围坐在那张桌子旁,斯蒂芬森和他的团队讨论了如何最有效地使用他们新的全基因组测序仪。他们将由“双重”——首先发现 这样做一大群冰岛人与充分变体家谱捕捉不同的基因组存在于每一个机关那么筛选这些样本进一步通过选择个人从他们内部也发生了罕见的疾病特别感兴趣的。
Decode公司宣布,他们已经对2635名冰岛人进行了测序,这个数字使他们能够推断出超过10万名冰岛人的基因组。
作为一名年轻的神经病理学家,斯蒂芬森花了许多天的时间从阿尔茨海默病患者的脑组织中切片,像许多其他研究人员一样思考科学家们早就知道的与阿尔茨海默病有关的斑块和缠结。早在1997年冬天,Stefansson就和他的妻子以及一位风险投资家一起上路了,驾驶着一辆汽车穿过冰岛风景如画的西海岸,参观了一些疗养院,收集了一些血液样本,这些样本仍然保存在地下室的生物库中,用于测序。
2011年的一个下午,阿尔茨海默氏症项目的负责人Thorlakur Jonsson扫描了一份报告,注意到它标记了一个已知的编码淀粉样前体蛋白(APP)的基因上的强烈关联。这一发现并不特别令人惊讶。众所周知,APP是淀粉样蛋白斑块的主要成分。淀粉样蛋白错误折叠,阻塞了阿尔茨海默病患者的大脑,许多人认为斑块甚至可能导致阿尔茨海默病本身。APP编码基因的突变很早以前就被证明会增加患阿尔茨海默病的可能性。
但是,当Jonsson看起来更接近了报告时,他发现了一些意外的东西 - 计算机的算法已经标记了应用突变,而不是因为它与患有这种疾病的患者有关。它被标记为突变,因为那些患者不太可能发展阿尔茨海默病的疾病。这可能是一个异常吗?
这一发现为斯蒂芬森提供了一个机会,来探索一个长期以来引起他兴趣的问题。在他俯身在显微镜前的几个小时里,他总是被这样一个事实所震惊:许多与阿尔茨海默病相关的特征——最显著的是它的淀粉样斑块和神经纤维缠结——也存在于没有患病的老年患者身上。只是密度要高得多。
Stefansson知道认知下降与老龄化有关。年轻人没有认知衰落,或斑块和缠结。他似乎有可能与阿尔茨海默氏症相关的斑块和缠结也可能是认知下降的原因。Stefansson想知道保护针对阿尔茨海默氏症的突变也受到防止常规认知下降。他说,证明这一点将“支持对阿尔茨海默氏症只是大脑中衰老的加速形式的概念。”
为了验证这一假设,Decode团队对对照组的基因进行了排序——这是一群年龄相近、生活环境相似的老年患者。当他们比较有和没有认知能力下降的老年患者的序列时,他们证明了这一点——他们测序的有这种突变的老年患者没有表现出认知能力下降的迹象。那些没有突变的人——甚至那些没有阿尔茨海默病的人——常常表现出认知能力下降。
当解码发布了新基因的纸张时,它使全球标题。如果药物制造商可以找到一种复制该基因的方法,它们会有一个重磅炸弹药物,可能会治愈阿尔茨海默病和与老龄化相关的其他形式的丧生。
这家公司有了新的发展。奥古斯汀香港,2012年统计数据,该公司的副总裁已经开始深入研究数字与完全测序的精神分裂症和自闭症有关样品,特别关注所谓“新创”mutations-spontaneous突变出现在一个孩子不是存在于父母。在通过将个体的DNA与其父母的DNA进行比较,确定精神分裂症、自闭症和其他样本中的新生突变后,Kong开始寻找父母身上似乎与突变相关的任何共同特征。
其中一个变量尤其突出——在90%以上的病例中,突变数量的增加似乎与父亲的年龄有关。Stefansson吓了一跳。他和孔查阅了Decode公司的家谱数据库,浏览了几百年以前的家谱,分析了新爸爸的年龄这些年是如何变化的。令他们惊讶的是,19世纪父亲怀孕的平均年龄远高于20世纪的大部分时间。然后在20世纪80年代,父亲怀孕时的平均年龄又上升了——当你分析相关性时,你会发现这似乎与自闭症的发病率是密切相关的。
在2012年出版的自然, Stefansson, Kong和合作者提供了从78个三人组中挑选出的219个样本的证据,其中有一对父母和一个患有自闭症或精神分裂症的孩子。此外,他们还对患有精神分裂症和自闭症的高危家庭进行了基因组测序,看看是否能找到任何可能导致个体易患这种疾病的遗传基因。这一发现与当时其他一些人的发现一致,他们发现高龄父亲与更高的精神分裂症和自闭症发病率之间存在联系。Decode的论文引起了全世界的关注。事实上,斯蒂芬森认为,这一发现不仅表明了精神分裂症和自闭症的病因,而且解释了世界各地人口中新突变率的几乎所有差异。父亲在受孕时的年龄越大,你在人口中可能看到的变异就越多。
哥伦比亚大学(Columbia University)计算机科学副教授伊茨克·佩尔(Itsik Pe 'er)研究计算遗传学,他说,父亲的年龄与突变率之间的联系现在已被广泛接受,这种突变会增加自闭症和精神分裂症的可能性的观点也得到了广泛接受。然而,他指出,“自然界无时无刻不在发生突变。所以有些突变发生在父亲变老之前,而这些突变不受年龄的影响。”
我N 2012年,正如Stefansson和他的公司正在揭幕新的研究,Stefansson学习解码在全球最大的生物技术公司Amgen中有一个崇拜者。AMGEN管道中最有前途的药物中最有前景的两种药物已经发展出罕见的罕见,但强大的突变完全是排序的解码现在是发掘的。在一个月内,Amgen袭击了415万美元获得解码的交易。此次收购恢复了冰岛群体中的批评,该冰岛群体在冰岛公民的DNA和医疗记录中获利,他几乎没有回报。一名作家和博主嘲笑解码,用于在签署同意书面时给公民提供T恤。
2015年,斯蒂芬森对我说,安进“完全不干涉我们”,并坚称自己为国家的公民奉献。“人们对我们的研究做出了巨大的贡献,”他说。“我们对他们的义务或义务是什么?”他的答案是与国家的卫生保健和道德权威机构一起制定规则,告知冰岛人他们是“危险突变”的携带者,比如与乳腺癌相关的基因。他说:“我认为不这样做基本上就是犯罪,不符合我们社会的普遍理念。”“我们应该帮助那些处于严重危险中的人,而现任卫生部长非常热衷于寻找利用这一点的方法。”
解码发布了四篇论文自然2015年3月。该公司宣布,他们已经对2635名冰岛人进行了测序,这个数字使得该公司能够(利用家谱数据和对突变率的了解)推断出10万多名冰岛人的基因组,这些人的基因组还没有完全测序。目前,该公司已经对11000个完整基因组进行了测序。Decode使用相同的统计方法,可以推断出几乎整个冰岛人口中可能存在的突变,因为他们知道突变率,大多数人口之间的关系,以及每个人共享多少DNA。
在大量的数据中,Decode公司发现了一些罕见的突变,这些突变极大地增加了阿尔茨海默氏症、胆结石、房颤、以及肝脏和甲状腺疾病的风险,这些突变似乎是“敲除”或丢失DNA片段的结果。也许最耐人寻味的是即将展开的侦探工作。Decode公司总共识别出1171个被敲除的基因,这些基因存在于10.4万人中近8%的人身上。下一步是反向工作——与遗传学研究的通常方向相反——并将这些基因敲除与医疗记录和表型数据进行交叉对照,试图确定这些错误在自然界中的影响。
麻省总医院(Massachusetts General Hospital)的遗传学家、哈佛医学院(Harvard Medical School)助理教授丹尼尔·麦克阿瑟(Daniel MacArthur)没有参与Decode的研究,他称其研究成果令人吃惊。“这是一组相当惊人的结果,”他说。“Decode公司在过去十年中收集了惊人的基因数据,毫无疑问是世界上任何国家人口最深刻的基因特征。”然而,他指出,在像冰岛这样的“瓶颈”群体中,“你只能找到相对较小的(敲除)基因子集。”Decode可以识别在冰岛引起疾病的突变,但要识别人类基因组中仍然存在的大量突变,还需要其他研究其他人口的小组来做。
那个冬天的一天,在斯蒂芬森的办公室里,这位维京科学家结束了我们的采访,向他的偶像哥哥点点头,他对文学的热爱在他身上根深蒂固。“当我想到我在科学领域所做的事情时,我确信这一切都与一个故事有关,”他说。“如果你不能用你的科学讲故事,你的科学就一文不值。我63岁了,回想起我生命中最重要的是什么。我希望我能成为一个更好的人。我希望我是个好丈夫,好公民。但我在我的生活中讲述了一个故事,而这个故事中最有趣的部分可能是我在科学实验室里的发现——我对理解人类是如何组成的所做的贡献。
“如果你想一下这个星球上的生命最重要的是什么,那就是DNA中的信息。如果你拿沃尔特·惠特曼和一片草叶来说,两者的区别就在于a、C、G和T的顺序不同。DNA是生命的圣杯。”
Adam Piore是纽约的自由撰稿人。







