林道大会
位于德国南部的林道（Lindau）是一个常住生齿只有4000多人的小镇，2011年6月26日至7月1日这一个星期的时间里，该镇暂时成为全天下平均智商最高的都会，23名诺贝尔奖获得者和566名来自天下各地的年轻科学家齐聚林道，回首生命科学的生长史，展望康健研究领域的未来。
林道诺贝尔奖获得者大会始于1950年，今年是第61届。该会的首创人是两位林道医生，他俩为了让刚刚从“二战”中恢复生气的德国生命科学研究界尽快和国际接轨，劝说其时正住在林道周围的一位瑞典伯爵伦纳特·伯纳多特（LennartBernadotte）入伙，提倡了这个林道大会。伯纳多特伯爵的曾祖父就是第一届诺贝尔奖的颁奖人瑞典前国王奥斯卡二世，他使用这层关系，与诺贝尔奖委员会告竣了相助意向，以后每年都会有20～30名获奖者接受约请来到林道，与德国的年轻科学家们举行交流。以后交流的规模一直扩大，好比今年来加入大会的年轻科学家一共来自77个国家，其中包括33名来自中国大陆的青年学者和研究生。
林道镇为大会提供了园地。这个镇的主体部分是一个坐落在康斯坦茨湖（Constance）中心的小岛，该湖位于德国、奥地利和瑞士三国的接壤处，长度虽然只有63公里，但平均水深达250米左右，储水量极大，是周边数百家企业以及400万住民的水源。除此之外，林道照旧德国著名的度假胜地，游客们最喜欢泛舟湖上，一边喝啤酒一边浏览湖光山色。这片地方之以是有今天这般美景，最应该谢谢的人就是科学家。原来，半个世纪前康斯坦茨湖一经饱受水污染的困扰，康斯坦茨大学应邀建设了一个专家小组，对湖的结构以及水污染的因素举行了详尽的剖析，并在此基础上提出了一整套解决计划，终于把湖水变清了。
科学家治好了湖的病，却还没治好人的病。自从上世纪50年月发明了脱氧核糖核酸（DNA）的双螺旋结构之后，科学家们便乐观地预言生命的神秘不久之后将被彻底揭开，困扰人类多年的熏染病、心血管病、神经性疾病和癌症等等都将成为历史，人类将进入一个生物工程的时代。可是，半个世纪已往了，艾滋病、心血管疾病和癌症仍然是人类的三大杀手，阿尔兹海默氏症和帕金森氏症等神经系统疾病也依然无解，这是为什么呢 ？
“生涯中的大大都事情都要比我们预想的越发重大，这已经被历史多次地证实过了。”瑞士生物学家沃纳·阿尔伯（WernerArber）博士在接受本刊记者专访时说，“追念起当初发明遗传密码的时间，我们以为人类已经相识了生命的所有神秘，现在看来我们完全错了，研究才刚刚最先呢。”
瑞士生物学家沃纳·阿尔伯
阿尔伯出生于1929年，由于发明了限制性内切酶而获得了1978年度的诺贝尔医学和心理学奖。这个酶是科学家研究DNA的最主要的工具，正是由于有了它，遗传工程才终于酿成了现实�；窠焙蟀⒍┦堪蜒酃庾蛄宋⑸锏慕煊�，现已基本退休。和他分享诺贝尔奖的美国生物学家汉密尔顿·史女士（HamiltonSmith）博士至今依然活跃在科研的第一线，现在他在美国科学狂人克雷格·文特尔（CraigVenter）手下做事，认真研制人造生命。今年头，他向导的小组合成出了第一个“人造生命”，一经引起海内外媒体争相报道。他在本次林道大会上做了一次演讲，向各人形貌了合成历程。据他透露，研究职员在这个合成生命（着实就是一个最简朴的细胞生物支原体）的基因组里加上了一个“水印”，即把美国著名物理学家理查德·费曼（RichardFeynman）的一句名言“我无法明确我造不出来的工具”以一种特殊的编码方法加入了基因组。
“我想借用费曼教授的这句名言说明一个原理，那就是要想解开生命的神秘，就必需先把它造出来，并在制造的历程中逐步学习。”
确实，若是我们仔细审阅一下这个所谓的“人造生命”，就能明确生物学研究的瓶颈事实在那里。在史女士博士看来，若是把细胞比喻成一台盘算机的话，那么基因就是这台盘算机的软件，其余的部分（卵白质等）就是硬件。史女士博士用人工合成的要领合成出一套支原体基因组，这就相当于拷贝了一份软件，但他却没有步伐人工制造出一套新的硬件，只能借用另一个自然界早已保存的硬件系统（另一个去掉基因组的支原体）来完成人造生命实验。
尤其值得注重的是，史女士博士在拷贝软件的历程中没有对其加以太多的修改，而是基本上沿用了大自然原来的设计。也就是说，他关于这套软件的功效并不十分熟悉。这就是说，若是套用盘算机术语的话，这个“人造生命”实验恰恰说明人类对“细胞盘算机”的软件和硬件都不甚相识，只是刚刚学会了怎样阅读并拷贝软件罢了。这就是为什么在人类基因组全序列宣布11年之后的今天，科学家们依然没有搞清人体心理历程的许多基本细节，尤其是卵白质与疾病的关系的缘故原由。
“着实我们连基因自己也还没研究完呢。”阿尔伯博士对本刊记者诠释说，“光是研究人类基因组还不敷，还要相识生涯在人体内的种种微生物的基因组，它们和我们之间是相互资助、相互相助的共生关系，值得好好研究。”
寄生在人身体内的微生物虽然个头小，但种类繁多，基因组的庞洪水平比人自己要高得多，研究难度不亚于人类基因组。昔时人类基因组妄想花了10多年的时间，耗资27亿美元才宣告完成，可见该项研究的难度极大。幸亏随着手艺的前进，基因测序的本钱有了大幅度下降。2005年泛起了第二代DNA测序仪，使用这套装备丈量一小我私家的所有基因组只需5个月的时间，本钱也下降到了150万美元左右。而2008年底第三代测序仪也研制乐成了，预计到2012年竣事的时间，人类全基因组测序本钱将会下降到每人1000欧元以下，这将从基础上改变基因研究的名堂。
“用度问题一直是我们这项研究的一个很是大的障碍。”史女士博士在先容“人造生命”研究时这样说道，“2000年时，人工合成一个DNA碱基（相当于基因序列中的字母）需要12美元，太贵了。到2005年时终于降到1.6美元，我们这才最先做实验。现在的用度则降到了几十美分，这就为后续研究提供了很大的便当。”
不过，一项新手艺若是仅仅是太贵的话，还不算太糟糕，真正的贫困在于，科学家们的许多设想由于缺乏响应的手艺手段而无法实现，这一点从诺贝尔奖获得者奥利弗·史密西斯（OliverSmithies）博士的小我私家履历就可以清晰地看出来。他在大会开幕式上为各人讲述了他的小我私家故事，被公以为本次大会最精彩的演讲。
奥利弗·史密西斯
史密西斯博士1925年出生于英国，小时间对无线电和望远镜十分着迷，并以后爱上了科学。虽然他是个色盲，但大学时他照旧选择了心理学专业，厥后又去化学系念书，拿到了心理学和化学双学士学位。结业后他决议投身生物化学，其时这个学科刚刚起步，急需一种区分大分子量有机分子的手艺，此前科学家们只能依赖离心机，效率很低。1954年的一天，史密西斯和妈妈一起在厨房里做饭，他回忆说：“我看着妈妈在做果冻，突然灵光一现，就发明了凝胶电泳。”史密西斯的回忆引来了台下阵阵笑声和掌声，各人都知道这项手艺关于DNA和卵白质的研究是何等的主要，甚至可以说若是没有凝胶电泳这项手艺的话，生命科学的大爆发就不会爆发。而云云要害的一项发明，其灵感居然来自厨房，这在21世纪的今天是很难想象的。
史密西斯博士在演讲中回首了上世纪好几项生物工程领域的重大发明，从今天的角度来看全都很是简陋，但在其时却都是革命性的立异。事实上，生命科学在上世纪后半期的飞速生长，全都得益于一批新实验手艺的发明。可是，经由50年的实践，这些相对简朴的实验手艺的潜力已经快要耗尽了。随着21世纪的到来，人类真正进入了盘算机时代，生命科学领域的下一个大爆发，也许将首先泛起在盘算机屏幕上。
生命科学研究的新思绪
作为盘算机领域的代表人物，微软首创人比尔·盖茨也被约请加入了本次林道大会，由于他建设的梅琳达－盖茨基金会为提高穷人的康健水平做出了很大的孝顺。“我年轻时很希奇为什么各人看不出盘算机的重大潜力，不肯信托电脑将会对人类的生涯方法带来革命性的影响。”盖茨在演讲中说，“等我厥后乐成后走遍天下各地，终于意识到这个天下上尚有特殊多的穷人，他们距离蓬勃国家的生涯水平相差太远了。我以为造成这一征象的主要缘故原由就是康健问题，很少有制药公司愿意为穷人研制新药，这就需要慈善基金会来填补空缺。”
不过，盖茨对提高人类康健水平所做的最大孝顺很可能来自他所从事的电脑业，这一点从三位诺贝尔奖获得者的演讲中就可以看出来。
第一位是来自以色列的女化学家阿达·尤纳斯（AdaYonath）博士，她由于在核糖体研究领域做出了优异孝顺而获得了2009年度诺贝尔化学奖，是迄今为止获得该奖项的第4位女性。核糖体是一种由核糖核酸（RNA）和卵白质组成的结构重大的细胞器，它的功效是将DNA序列转酿成响应的卵白质，或者通俗地说，是将基因中携带的信息翻译出来。若是把细胞比做盘算机的话，核糖体就是最主要的硬件之一。
以色列化学家阿达·尤纳斯
关于通俗老黎民来说，各人只需知道一点就够了：核糖体是许多抗生素的目的靶点。众所周知，抗生素是对抗细菌熏染的最佳武器，但由于细菌可以进化出抗性，人类现有的抗生素正面临着逐渐失去效力的问题� ？蒲Ъ颐钦谑酝佳兄瞥鲆慌碌目股赜美刺氯庑┙普┑南妇�，而要想做到这一点，就必需相识抗生素和核糖体之间的相互作用是怎样爆发的。问题是，核糖体体积重大，抗生素却是小不点儿，其体积通常只有核糖体的三千分之一，这么小的分子是怎样把核糖体这个庞然大物击败的呢 ？
“抗生素的窍门就在于它的三维结构很是特殊，正好可以钻进核糖体的活性位点，将其壅闭。”尤纳斯博士在报告中诠释道，“有些细菌进化出了新的核糖体，其活性位点的三维结构改变了，抗生素钻不进去，于是这些细菌便获得了抗性。”
尤纳斯博士在演讲中使用了大宗3D动画举行演示，效果很是好。这项手艺很是新，事实上，若是没有盘算机辅助3D手艺的资助，卵白质三维结构的研究就很难举行下去。
第二位是来自美国的女科学家伊丽莎白·布莱克本（ElizabethBlackburn）博士，她由于发明了端粒酶而获得了2009年度诺贝尔医学和心理学奖。这是近10年来该奖最受瞩目的一次颁奖，由于布莱克本博士和另外两位科学家一起证实晰染色体端粒的长度与细胞的寿命有直接的关系，而端粒酶能够延伸端粒的长度，很可能就是人类寻找了多年的“长寿药”。
“我们还发明，端粒的长度与许多疾病都有关联，端粒的缩短会诱发癌症、心血管系统疾病、骨枢纽炎和骨质松散症等许多与朽迈有关的疾病。”布莱克本博士在报告中说，“更有意思的是，起源的统计数据显示，一小我私家年轻时受到的心灵创伤，易怒的性格，以及过高的事情和生涯压力等等，都会导致端粒长度缩短。而适当的体育磨炼，也许会增添端粒酶的活性，延伸端粒的长度。”
布莱克本博士强调说，上述结论尚处于假说阶段，需要进一步研究，而类似这样的研究需要很长的时间，以及大宗的统计数据，为此她和同事们正在搭建一个信息平台，准备在天下规模内网络端粒长度数据，以及至少20年以上的响应的康健信息。云云大规模的系统研究，若是没有超强的数据处置惩罚能力，是不可能完成的。
德国病毒学家哈罗德·豪森
第三位是来自德国的病毒学家哈罗德·豪森（HaraldHausen）博士，他由于发明了人乳头瘤病毒（NBV）和宫颈癌之间的亲近关系而获得了2006年度的诺贝尔医学和心理学奖。这个发明很是主要，它第一次证实微生物熏染可以直接导致癌症，为癌症研究开创了新的思绪。“现在已知有21%的人类癌症与某种熏染有关，好比乙型和丙型肝炎可导致肝癌，HBV病毒也可能导致阴道癌，以及阴茎癌等。”豪森博士在报告中说，“若是有响应的疫苗，就可以防患于未然。”
豪森博士正在发动各国政府制订响应政策，在全天下实验全民普遍接种HBV疫苗，彻底祛除宫颈癌。
与此同时，他还把注重力放到了却肠直肠癌上。他发明牛肉消耗量和结肠直肠癌的发病率关联度很高，通常牛排消耗量大的国家，好比阿根廷、澳大利亚、乌拉圭和新西兰等国家，结肠直肠癌的患病率都很是高。而日本和韩国这两个国家富足起来后，牛排消耗量直线上升，结肠直肠癌的发病率也随着上去了。相比之下，那些常吃鸡肉、猪肉或者鱼肉的民族就没有这个问题，虽然这几种肉类在烹饪历程中同样会爆发小分子致癌物质。
“西方人喜欢吃嫩牛排，这种牛排的中心部位险些是红色的，烤肉时的最高温度一样平常不凌驾50℃。”豪森博士诠释道，“而一些病毒在合适的条件下可以耐受80℃的高温长达30分钟，以是常吃牛排的人很容易熏染病毒。”
这个结论同样只是一个假说罢了，需要大宗的盛行病学证据支持。与布莱克本面临的问题一样，这类研究需要网络大宗数据，时间跨度也必需很长，对数据处置惩罚能力的要求很高。我们只能耐心期待科学家们的研究效果。
值得注重的是，在后两个案例中，科学家们并不奢望在理论上有何重大突破，他们只是想通过网络并剖析数据，从中发明一些隐含的纪律。事实上，这正是康健领域的一个新的研究偏向，由于科学家们发明，人类的许多疾病无法归罪于某个基因，各人一经坚信不疑的“一个基因对应一种疾病”的模式在许多情形下都不建设，缘故原由就在于许多卵白质的功效很是重大，而许多功效也并不是只有一种卵白质才华完成，于是康健问题更多地体现为一种概率，而不是简朴的因果关系。
“仅仅知道基因序列是不敷的，还必需知道卵白质是怎样事情的。”阿尔伯博士对本刊记者说，“人类基因组妄想完成后，科学界面临的最大挑战就是解密卵白质的功效。”
这么做的最终目的是实现“小我私家化医疗”（PersonalizedHealthCare）。林道大会竣事后，德意志学术交流中心（DAAD）组织各国记者旅行了欧洲分子生物学实验室（EuropeanMolecularBiologyLaboratory）、德国癌症研究中心（GermanCancerResearchCenter）、马克斯·普朗克生化研究所（Max-PlanckInstituteofBiochemistry）和罗氏（Roche）制药等德国顶尖的生命科学研究机构，各人众口一词地以为小我私家化医疗是康健研究领域的新偏向。
小我私家化医疗指的是医生凭证每个病人的差别情形有针对性地制订医疗计划。这并不是一个新鲜的看法，好比医生们在治疗糖尿病时会凭证病人的血糖水平开出特定剂量的胰岛素，或者在注射青霉素时先试验一下病人是否过敏。但这些都属于较量初级的应用，现在大部分医生在治疗统一类疾病时都只会施用统一种药物，但越来越多的证据批注，由于基因型的差别，以及其他一些缘故原由，每小我私家对统一种药物的反应都是差别的。
凭证罗氏制药公司的统计，治疗高血压的ACE阻断剂有用率约为10%～30%，治疗心力衰竭的Beta阻断剂的有用率约为10%～25%，治疗哮喘的Beta-2拮抗剂有用率约为40%～70%，治疗抑郁症的药物有用率约莫为20%～50%。这些药物的有用率虽然低，但若是用对了效果很是好。问题在于，医生们在用药前并不知道效果怎样，只能在使用后才华知道谜底。于是医生们只能一个一个地试，这么做不但增添了病人的肩负，给整个医疗系统带来不须要的压力，并且还会增添副作用的危害。
美国科学家伊丽莎白·布莱克本
更主要的是，这种做法限制了新药的研发。若是某种药只对某类人有用，那么在临床试验时，若是不加区别地招募自愿者，其效果很可能就是无效。若是能通过某种生物标记，好比抗原特征或者基因型来预先知道某种药的适用规模，就能阻止上述贫困，把医疗水平提高到一个新的高度。
这个想法提及来简朴，做起来很是难题，由于科学家们关于许多疾病的发病机理都没有弄清晰，不可能做到对症对人下药，这就是为什么德国政府一直在鼎力大举支持基础研究的缘故原由。在德国政府的鼎力大举支持下，欧洲分子生物学实验室、德国癌症研究中心和马克斯·普朗克研究所等研究机构全都把重点放到了基础研究上，科学家们完全不必担心研究效果是否具有适用价值。
从另一个角度讲，这正好说明人类关于生命的熟悉还很浅薄，科学家们尚有很长的路要走。