周易六十四卦签:生物信息和基因组学的发展前景

二十一世纪是生命科学的世纪：

生命科学在为人类社会进步、人类健康方面做出贡献的同时，还将创造出一大批新产业、新技术、新产品，孕育广阔的市场和巨大的经济效益。2000年，日本科学技术政策委员会公布了《后基因组研究战略报告书》预计到2010年：日本生命科学相关产业将达25万亿日元的市场规模。

　　生物信息学是将计算机与信息科学技术运用到生命科学尤其是分子生物学研究中的重大交叉学科前沿研究领域。未来几年，这一学科的人才将成为国际、国内最紧缺的人才类型之一。生物信息学专家、天津大学的张春霆院士指出，运用数学、计算机科学和生物学的各种工具，来阐明和理解大量基因组研究所获得的数据中所包含的生物学意义，生物学和信息学交叉、结合，从而形成的一个新的学科——生物信息学或信息生物学，它的进步所带来的效益是不可估量的。美国已经出现了大批基于生物信息学的公司，希冀在基因工程药物、生物芯片、代谢工程等领域掘出财富。生物信息工业潜力巨大。

　　和大多数人一样，我一直相信存在于基因组中的遗传序列是宝贵的生物信息资源，和生物技术的发展结合起来，将会成为未来生物产业的支柱。科学家们认为人类10万个基因的信息以及相应的染色体位置被阐明后，将成为医学和生物制药产业知识和技术创新的源泉。从目前研究来看，一些困扰人类健康的主要疾病，例如心脑血管疾病、糖尿病、肝病、癌症、老年痴呆症等都与基因有关，可以依据已知的基因序列和功能，找出这些基因并针对相应的靶位进行药物筛选，甚至基于已有的基因知识来设计新药。生物信息资源孕育的巨大商业利益是不言自明的，这驱使众多的私人公司加入到了基因组研究的行列。其中最具代表性的是由美国著名基因组专家范特与著名生物仪器公司珀金埃尔默(PE)公司联手、两年前成立的塞莱拉基因公司。2001年4月6日，该公司率先宣布绘制出了取自一个人的基因组图谱，此次又与政府资助的研究机构一起宣布了人类基因组工作框架图绘制的完成。基因组研究的商业阵营与政府资助的公益阵营之间的竞争进入了白热化阶段，而私营公司的介入才真正使基因组研究的进程搅动了股市。

　　日益激烈的竞争带来了新的挑战，同时加快了研究的进程，推动了技术的发展。科学家们预测：至少在今后几年内，基因组测序能力将以指数方式迅速上升，甚至超过信息产业中著名的摩尔定律所描述的速度。这是否意味着生物技术能够立刻就代替信息产业成为牵引经济发展的新动力呢？现实往往是残酷的。国家人类基因组南方中心主任陈竺院士认为，目前的人类基因组研究尚处在基础研究阶段，其成果能够直接应用于临床治疗或制药还需假以时日，以现在的研究进程看大约要20～30年之后，当然，也不排除有创新的技术出现而加快这个进程，不过最快也要在5～10年后。也就是说，生物技术类公司想大把大把地赚钱，从而领导新经济并不是眨眼之间的事。

　　以网络为代表的信息产业无疑仍是新经济的象征，今天的生物产业无论是在发展速度和规模上，还是给人的信心都不能与信息产业相比。虽然生物技术目前以令人难以喘息的速度迅猛发展，但要说影响世界经济的发展，还有相当长的距离。现在，人类基因组计划对普通老百性的影响远不及互联网，就如同70年代的互联网无法与当时遍布全球的电网和铁路相比一样。然而，当纳斯达克指数一周内惨跌25%，网络股缩水，进入阵痛式的调整阶段时，生物股的稳步上升则给人们带来了希望。

　　有人说，网络并不产生财富，它只是节省财富，未来的生物产业则可以创造出真正的财富。信息产业和生物产业无疑都是高科技的产物，但就创造财富而言，可以说前者“节流”后者“开源”。而从另一个角度看，信息产业和生物产业在新经济中并非此消彼涨的关系，它们更是一对互相帮助、共同进步的“好兄弟”。其实，在生命科学的研究中，始终不能缺少计算机的工作，如果到基因组测序的研究所去看一看，大量的以超级计算机为基础的测序仪，会使你误以为到了一家IT公司。生物产业因计算机的加盟而提速，IT产业也因生命科学的需要而得以发展、获利。我坚信把生物信息技术、网络技术和资源引进到生物学及基因组学的研究中，绝对是一个多赢的益举。

一个很有说服力的例子就是所谓的GTL计划。

什么是GTL计划呢？我们可以把它看成是在系统生物学的框架下，生物学发展的又一次大的革命。GTL的全称是Genome to Life，由美国国家能源部发起，在这个计划中，一个核心目标就是希望在未来的十到二十年时间里面，了解几千种微生物及其系统，以为利用生物手段解决环境问题铺平道路。在这项研究，需要知识空白的填补，生物技术的进步以及生物信息学为数据发掘\计算\存储等方面提供的帮助。

我们知道在21世纪人类面临这健康、能源、环境等一系列迫切需要解决的问题，生物学的发展也许可以为这些问题的解决提供关键性的方法。为达成这以目标我们需要了解整个生物体系与环境相互作用的方式与机制，而后人们可以使用这些信息来指导后继的生物学解决手段的研究。基因组信息为理解生命体系的分子组成、调控机制提供了一个很好的起点。事实上，在获得基因组之后我们需要构成精巧的生物体系的各个层面上去研究生物体，并且在这个基础上去探讨生物与环境相互影响与作用的问题。这一研究需要生物、物理、计算机科学的多方配合与进步。

在基因组学的各个应用领域中，尤其值得一提的是制药业。在这方面，技术还比较落后，英国剑桥的“千年制药公司”的负责人蒂姆·克拉克甚至抱怨说：“制药研究是我所知的惟一一个生产力衰退的产业。研发过程还停留在原始手工业水平。”但生物信息技术的强力介入将使其发生天翻地覆的变化。路透社报道说，一种药物从思想酝酿到走向市场一般约要10年左右的时间。但有了灵活的生物信息工具，就可智能化、因人而异、高效率地开发相应的药物。德国《商报》曾分析说，如果有了有效的技术后，药物开发周期将缩短一半到6年左右，这也意味着每家公司每年能够推向市场的新药数量翻一番。据专家估计，两年后基因药物制剂将占所有新药的一半。

对个人来说，生物信息带来了什么 德国《经济周刊》预言21世纪的职业前途时用了就职方向、薪水、职业特点、发展趋势和就职的先决条件几个指标，把年薪单挑出来，生物信息学家的年薪为4万到4.5万欧元，而单纯的从事生物技术研究的人员年薪只有3万至3.5万欧元，整整少1万欧元。

但对更多的热心的参与其中的公司而言，利润才是其真正的第一驱动力。IBM表示，到2004年，与生物信息技术相关的年销售额将达到30亿美元，这也可从一方面说明IBM为什么要在超级计算机研究领域遥遥领先。美国纽约投资银行“SgCowen”卫生保健方面的负责人斯泰利奥斯·帕帕佐普洛斯则打了个比方：“假设我是一家制药公司，如果有人能把我的药 用生物信息技术开发的 早一年投入市场，这可能意味着，你从中‘夺得’了大约5亿美元的收入。”

我们完全有理由相信，随着生物信息学、基因组学的蓬勃发展，在完全可以预见的未来我们必将迎来生命科学和生命产业的春天。

后记

       以上是基于我对生物信息学和基因组学的理解，和对其相辅相成的特殊关系的认识，参看了该学科最新的发展，所完成的小作文。