Wewnątrz chińskiej fabryki genomu

Kiedy miał 17 lat, Zhao Bowen porzucił najbardziej prestiżową szkołę średnią w Pekinie. Jak wielu niespokojnych młodych ludzi w Chinach, udał się na południe do Shenzhen, fabrycznej stolicy kraju, w poszukiwaniu pracy. Jednak jako nastoletni cud naukowy nie był skazany na piętro przy taśmie montażowej; zamiast tego był w drodze do największego na świecie centrum produkcyjnego danych DNA. Teraz, kilka lat później, w zmodernizowanej fabryce obuwia, która jest siedzibą BGI-Shenzhen, 21-latek podejmuje wysiłek rozszyfrowania genetycznego składu około 2000 osób – w sumie ponad 12 bilionów baz DNA.

BGI-Shenzhen, niegdyś znany jako Pekiński Instytut Genomiki, wyrwał się ze względnego zapomnienia i stał się najbardziej płodnym na świecie sekwenserem ludzkiego, roślinnego i zwierzęcego DNA. W 2010 roku, z pomocą 1,58 miliarda dolarów linii kredytowej z China Development Bank, BGI kupiło 128 najnowocześniejszych maszyn do sekwencjonowania DNA za około 500 000 dolarów za sztukę. Obecnie posiada 156 sekwenserów od kilku producentów i odpowiada za około 10 do 20 procent wszystkich danych DNA produkowanych na całym świecie. Jak dotąd twierdzi, że całkowicie zsekwencjonował około 50 000 ludzkich genomów – znacznie więcej niż jakakolwiek inna grupa.

Ta historia była częścią naszego wydania z marca 2013 r.

• Zobacz resztę numeru
• Subskrybuj

Sam rozmiar BGI już umieścił chińskie badania genetyczne na mapie. Te same korzyści skali mogą również stać się zaletą, ponieważ kompleksowe odczyty genów staną się częścią codziennej medycyny. Koszt sekwencjonowania DNA szybko spada. Za kilka lat prawdopodobnie miliony ludzi będą chciały wiedzieć, co ich geny przewidują na temat ich zdrowia. BGI może być tym, który im powie.

Instytut nie tylko zainicjował szereg wspaniale pomyślanych projektów naukowych. (W styczniu ogłosił, że ustalił sekwencję DNA nie jednej, ale 90 odmian ciecierzycy). Jest również pionierem w dziedzinie badań na wynajem, która masowo dekodować ludzkie genomy, przyjmując zamówienia od największych światowych firm farmaceutycznych i uniwersytetów. W zeszłym roku BGI zaczęło nawet instalować laboratoria satelitarne w zagranicznych ośrodkach badawczych i zatrudniać do nich chińskich techników.

Wzrost BGI jest postrzegany z ciekawością i pewnym niepokojem, nie tylko ze względu na wielkość organizacji, ale także ze względu na jej oportunistyczne podejście biznesowe (ma centrum klonowania świń, zajmuje się badaniami nad komórkami macierzystymi i prowadzi laboratorium diagnostyczne). Instytut zatrudnia 4000 osób, tyle co uniwersytet średniej wielkości – 1000 w samym dziale bioinformatyki. Podobnie jak Zhao, większość z nich jest młoda — średnia wieku to 27 lat — a niektórzy śpią w akademikach firmowych. Średnia pensja to 1500 dolarów miesięcznie.

Dziesięć lat temu międzynarodowy Projekt Ludzkiego Genomu kończył prace nad pierwszą kopią ludzkiego kodu genetycznego, kosztem 3 miliardów dolarów. Dzięki serii sprytnych innowacji koszt odczytania DNA z genomu człowieka spadł od tego czasu do zaledwie kilku tysięcy dolarów. Jednak to tylko stworzyło nowe wyzwania: jak przechowywać, analizować i rozumieć dane. Według BGI, jej maszyny generują codziennie sześć terabajtów danych.

33-letni Zhang Yong, starszy badacz BGI, przewiduje, że w ciągu następnej dekady koszt sekwencjonowania ludzkiego genomu spadnie do zaledwie 200 lub 300 dolarów, a BGI stanie się siłą w tworzeniu globalnego bio-Google – pomoże zorganizować wszystkie światowy biologiczny informacje i uczynić je powszechnie dostępnymi i użytecznymi.

BGI podaje ceny tak niskie, jak 3000 USD za sekwencjonowanie DNA danej osoby.

Jednak niektórzy z zewnątrz kwestionują, czy BGI jest czymś więcej niż biologiczną wersją Foxconna, gigantycznego montera iPadów i innych gadżetów zaprojektowanych gdzie indziej, którego największa fabryka, zatrudniająca około 240 000 pracowników, również znajduje się w Shenzhen. Chociaż BGI dokonało ważnej nauki — ostatni artykuł na temat sekwencjonowania bakterii w ludzkim jelicie znalazł się na stronach Natura — jest postrzegany bardziej jako masowy producent danych niż jako inicjator oryginalnych badań, które mogą wyjaśnić, co oznaczają wyniki.

BGI rozrosło się bardzo imponująco, mówi Eric Lander, dyrektor Broad Institute w Cambridge w stanie Massachusetts, który prowadzi największe akademickie centrum sekwencjonowania DNA w Stanach Zjednoczonych. Ale myślę, że skala bezwzględna jest o wiele mniej ważna niż to, co z nią zrobisz.

Nie martw się, bądź szczęśliwy

Prezes BGI, 59-letni Wang Jian, współtworzył firmę z 61-letnim Yang Huanming w 1999 roku. Udało im się przekonać przywódców Human Genome Project, wówczas w pełnym rozkwicie, by pozwolili im zająć się 1 procentem pracy, czyniąc Chiny tylko rozwijający się naród do odegrania głównej roli. W 2002 roku BGI zwróciło na siebie uwagę, publikując pełną sekwencję roślin ryżu w Nauka . Badania w interesie narodowym były podstawą BGI: odszyfrowano DNA pandy wielkiej i odkryto mutację genetyczną, która sprawia, że ​​Tybetańczycy są tak dobrze przystosowani do życia na dużych wysokościach. Poza godzinami pracy Wang jest znany z tego, że wspiął się na Mount Everest w 2010 roku. (To park narodowy – i co z tego? Nic wielkiego, mówi).

Dziwaczna, nieformalna logika rządzi BGI. To sprawiło, że jest to zagadka dla obserwatorów; bardzo różni się od hierarchicznych chińskich instytucji, w których poświadczenia i powiązania mogą mieć największe znaczenie. Zastępca dyrektora Xu Xun, 29 lat, który nadzoruje 1000-osobową grupę bioinformatyczną, mówi, że to dlatego BGI przyciąga tak wielu utalentowanych młodych ludzi. „Możesz [odgrywać rolę] tutaj w wielu ekscytujących rzeczach”, mówi. W 2010, Natura przytoczył model BGI w artykule redakcyjnym, kwestionującym, czy naukowcy naprawdę potrzebują doktoratów. Sam Xu trafił do BGI po porzuceniu studiów doktoranckich. Jest osobą, która z podziwem jest znana w firmie jako absolwent — niecierpliwy w szkole i chętny do doświadczeń w świecie rzeczywistym.

Próbki krwi są podawane do zautomatyzowanych maszyn do sekwencjonowania DNA.

W boksie Wanga, który znajduje się pośrodku długiej zatoki identycznych niebieskich boksów z oknami wychodzącymi na plac budowy na zboczu góry, znajduje się odręcznie podpisany list od Billa Gatesa zapowiadający partnerstwo w dziedzinie genomiki rolniczej, które BGI i Fundacja Gatesa zgodziły się trwać. upadek. Uwielbia rezygnację, mówi Wang o prezesie Microsoftu. Uśmiecha się, a potem śpiewa kilka taktów z Don’t Worry, Be Happy Bobby’ego McFerrina, dodając, że uwielbiam tę piosenkę.

BGI reklamuje się jako pierwszy chiński instytut badawczy zarządzany przez obywateli. Dzięki silnemu wsparciu politycznemu Pekinu, w 2003 roku stała się częścią osławionej Chińskiej Akademii Nauk. Konserwatywna akademia ogranicza rozmiar swoich instytutów, ale BGI było w szaleństwie zatrudniania, a także kręci nosem na referencje uniwersyteckie. W 2007 roku rząd Shenzhen zaoferował BGI 12,8 miliona dolarów, aby przenieść się do miasta portowego i stać się niezależnym instytutem.

Dziś, mówi Wang, tylko około 10 procent dochodów BGI pochodzi z projektów rządowych – i to w dużej mierze od lokalnych gmin, a nie od Pekinu. Reszta to mieszanka grantów, niektórych anonimowych darowizn i opłat od klientów, w tym od 3000 do 4000 dolarów za sekwencjonowanie ludzkiego genomu.

I chociaż jest organizacją non-profit, BGI prowadzi kilka firm. To pozostawiło ludzi Zachodu zgadywanie prawdziwej natury chińskiego instytutu. Wang mówi, że nie powinni się martwić. Lubimy naukę; potrzebujemy pieniędzy. Połączyliśmy te dwie rzeczy razem, mówi. Używam lewej ręki do zarabiania pieniędzy, a prawej do podstawowych badań. Na niedawnej konferencji biotechnologicznej w Shenzhen, której sponsorem jest BGI, Wang wygłosił prezentację otwierającą. Jeden z jego slajdów głosił: Nauka na światowym poziomie = Biznes na światowym poziomie.

Tysiące genomów

W swojej pracy naukowej BGI często działa jako katalizator pomysłów innych ludzi. Tak jest w przypadku dużego projektu opracowanego przez Steve'a Hsu, wiceprezesa ds. badań na Michigan State University, w celu poszukiwania genów wpływających na inteligencję. Pod kierownictwem Zhao Bowena, BGI sekwencjonuje teraz DNA ponad 2000 osób – głównie Amerykanów – którzy mają wynik IQ co najmniej 160 lub cztery odchylenia standardowe powyżej średniej.

DNA pochodzi głównie z kolekcji próbek krwi zgromadzonych przez Roberta Plomina, psychologa z King's College w Londynie. Plan porównywania genomów geniuszy i ludzi o zwykłej inteligencji jest naukowo ryzykowny (prawdopodobnie w grę wchodzą tysiące genów) i nieco kontrowersyjny. Z tych powodów bardzo trudno byłoby znaleźć 15 czy 20 milionów dolarów potrzebnych do realizacji projektu na Zachodzie. Może to zadziała, a może nie, mówi Plomin. Ale BGI robi to w zasadzie za darmo.

Z perspektywy Plomina BGI jest tak duży, że wydaje się mieć większą zdolność do sekwencjonowania DNA, niż wie, z czym zrobić. Ma wszystkie te maszyny i ludzi, których trzeba karmić projektami, mówi. Badanie IQ nie jest jedynym trwającym megaprojektem. Z amerykańską organizacją non-profit, Autism Speaks, BGI otrzymuje wynagrodzenie za sekwencjonowanie DNA nawet 10 000 osób z rodzin z dziećmi autystycznymi. Dla naukowców z Danii BGI dekoduje genomy 3000 osób otyłych i 3000 szczupłych.

Poza podstawową nauką, BGI zaczęło pozycjonować się jako motor tego, co ma być boomem w medycznym zastosowaniu skanów genomu. Na przykład w 2011 roku zgodził się na zainstalowanie centrum analizy DNA w Szpitalu Dziecięcym w Filadelfii, wiodącym szpitalu pediatrycznym. Dziesięciu ekspertów bioinformatyki zostało przywiezionych z Shenzhen na tymczasowych wizach, aby stworzyć centrum, które zostało otwarte sześć miesięcy później z pięcioma maszynami do sekwencjonowania.

Gdy technologia wejdzie do użytku klinicznego, liczba genomów zsekwencjonowanych w całości może katapultować się do milionów rocznie. Na to przygotowują się zarówno szpital w Filadelfii, jak i BGI. Mają wiedzę, narzędzia i ekonomię skali – mówi Robert Doms, patolog naczelny szpitala dziecięcego. Mówi, że zapłaci BGI opłatę za każdy sekwencjonowany genom i zaoferuje tę usługę rodzicom młodych pacjentów z niezdiagnozowanymi chorobami. Szpital będzie również opracowywał nowe rodzaje testów genetycznych, obszar, w którym Chińczycy zgadzają się, że muszą się wiele nauczyć. Chociaż BGI prowadzi centrum badań genetycznych w Chinach, stopień regulacji obserwowany w Stanach Zjednoczonych jest nowy dla badaczy. To cały dodatkowy poziom rygoru, mówi Doms.

BGI udowadnia również, że potrafi zwinnie szukać okazji biznesowych. Jesienią ubiegłego roku firma złożyła niespodziewaną ofertę zakupu podupadającej amerykańskiej firmy Complete Genomics of Mountain View w Kalifornii. Firma stosuje złożoną technologię sekwencjonowania ludzkiego DNA; w 2012 r. stanowił około 10 procent wszystkich danych o ludzkim DNA wygenerowanych na całym świecie. Ale tracił pieniądze.

Oferta BGI na zakup firmy za cenę sprzedaży 118 milionów dolarów wywołała obawy o konkurencję w Stanach Zjednoczonych. zablokować przejęcie. Pozwolenie BGI na przejęcie firmy byłoby równoznaczne ze sprzedażą Chinom wzór na colę , powiedział dyrektor generalny Illuminy, Jay Flatley. Flatley ostrzegł, że Chińczycy, do tej pory zależni od maszyn amerykańskich, mogą zdominować technologię nowej generacji – i że mogą nawet w jakiś nikczemny sposób wykorzystać dane amerykańskiego DNA przepływające przez ich serwery komputerowe w terabajtach. Amerykańskie organy regulacyjne odrzuciły obawy dotyczące bezpieczeństwa narodowego i oczekuje na zatwierdzenie umowy.

Liderzy BGI wiedzą, że opór wobec jego ekspansji jest prawdziwy, ale lekceważą obawy. Żart w boksach polega na tym, że gdyby BGI naprawdę było narzędziem Pekinu, prawdopodobnie miałby ładniejszą przestrzeń biurową. Bardziej rzeczowo Xu, szef zespołu bioinformatycznego, mówi o przejęciu: To dobra technologia. Firma jest w stanie upadłości; uważamy, że to dobra okazja, aby coś zrobić.

Wang, wspinacz Everestu, wciąż jest często proszony o wyjaśnienie strategii BGI i jej intencji. Mówi, żeby pomyśleć o wędrownym pracowniku migracyjnym – szukającym okazji i od czasu do czasu irytującym władze. Taki jest BGI. Ale jego jedyną podstawową misją jest wykonywanie pracy, która będzie użyteczna społecznie, mówi: jej strategią jest czynienie dobra.

ukryć