程京院士談生物芯片檢測技術：人類健康的偵察兵

　　邰麗華在《千手觀音》中的精彩表演給觀眾留下了難忘的印象，人們為這位美麗的舞者是聾啞人而感到惋惜。兩歲時，邰麗華因高燒注射鏈霉素而失去了聽力。科技發展到今天，有了生物芯片檢測技術，像她這樣的“一針致聾”的情況是完全可以避免的。

　　“假如邰麗華在剛剛出生時做過基因芯片檢測，得知自己是藥物性耳聾基因的攜帶者，只要在今后不使用氨基糖甙類藥物，就可以避免藥物性耳聾的發生。”在北京中關村生命科學園里，47歲的中國工程院院士程京博士告訴記者。程院士是生物芯片北京國家工程研究中心暨博奧生物有限公司（以下簡稱“博奧生物”）中心主任兼技術總監，同時也是清華大學醫學院教授、教育部長江學者特聘教授。

　　遺傳性耳聾基因檢測芯片是生物芯片的一種。簡單說，生物芯片是在一塊指甲大小的玻片、硅片、尼龍膜等材料上放上生物探針，它首先與待檢測樣品進行反應，然后對與反應結果相關的信號進行收集，最后再用計算機或其他方法分析數據結果。早在1997年，《財富》雜志就報道說，“在20世紀科技史上有兩件事影響深遠：一是微電子芯片，它是計算機和許多家電的‘心臟’，改變了我們的經濟和文化生活，并已進入每一個家庭；另一就是生物芯片，它將改變生命科學的研究方式，革新醫學診斷和治療，極大地提高人口素質和健康水平。”

　　程院士說，生物芯片的作用是幫助實現疾病的預警、預防和個體化治療。它是一種檢測工具，非常像傳感器，外表則像計算機芯片，固定住不同的生物材料或生物分子，借助這些生物分子，可以對相應生物樣品（血液、尿液、痰液等）中的靶標進行檢測。通過用正常樣品的數據與檢測樣品的數據比較，分析是否存在差異，醫生就可以根據差異的情況判斷被檢測者的身體是否患有疾病。生物芯片就如同偵察兵，事先偵探病因，在一定程度上做到知己知彼。素有“DNA之父”美譽的美籍諾貝爾獎得主詹姆斯·沃森（James Watson）預言：在今后十年內，對個人進行基因檢測將成為診斷疾病的常規手段之一。醫生們可以通過研究個人的基因序列，向攜帶了不良基因的人士提出醫療建議，從而更有效地治療精神疾病、癌癥、糖尿病等復雜疾病。

　　生物芯片可以用于遺傳性疾病診斷。在中國，遺傳病種類較多，僅單基因遺傳病就有4,000多種。這些病的預防和早期干預很重要，但以前缺乏有效的手段進行早期診斷。遺傳性疾病發生的根本原因，是由于正常的基因序列發生改變，而通過基因芯片（生物芯片的一種）可以準確測定基因序列改變的位置和改變的類型。生物芯片還可以在感染性疾病診斷和耐藥檢測、器官移植、藥物篩選、指導個體化用藥、衛生檢疫、司法鑒定等多個方面發揮作用。

　　在生物芯片的諸多用途中，人們最關心的是它對人體疾病的預防和診斷作用。程院士說，目前，生物芯片已經進入臨床應用，開始造福千家萬戶。像邰麗華的耳聾屬于母系遺傳因素導致，而據估算，中國每年新增聾兒近4萬人，其中半數以上為遺傳性耳聾。人們發現，多種基因突變參與了該病的發病機制，與聾病相關的基因很多，需要檢測的位點更多，傳統的檢測技術如測序往往價格昂貴，操作復雜。生物芯片具有集成化、高通量、快速簡便等特點，能夠幫助臨床醫生很好地解決這個問題。

　　博奧生物與解放軍總醫院、清華大學、中南大學等單位合作，已研制出遺傳性耳聾基因檢測芯片。這種芯片除了可以檢出神經性耳聾和大前庭水管綜合征的患者，還可以檢測人們是否是藥物性耳聾基因的攜帶者。中國先天性耳聾患者中攜帶線粒體突變的約占5%，而線粒體突變與氨基糖甙類藥物引起的藥物性耳聾有著密切關系。所有被診斷為藥物性耳聾基因突變的攜帶者，都需要終身禁用諸如鏈霉素、慶大霉素、卡那霉素、妥布霉素、丁胺卡那霉素、新霉素等所有的氨基糖甙類藥物，否則就可能會導致“一針致聾”。

　　據程院士介紹，生物芯片用于普通消費者的價格正越來越低，做一次生物芯片檢測的費用僅需幾百元。博奧生物現在有四款生物芯片類產品獲得了中國食品藥品監督管理局的醫療器械注冊證書，開始進入醫院。隨著批量需求增加，價格還會更便宜，將來普通老百姓都能消費得起。

　　程院士說，以前人們看病貴，跟技術檢測手段沒有跟上有關。譬如，一個得了感染性疾病的患者去醫院就診，醫生會說，先吃某種抗生素看一看效果再說，不行再換，而現在，如果一上來就用生物芯片檢測，就會很清楚病人患的是什么、感染源是什么病菌、患者對哪些藥物有耐藥性，然后就可以有針對性地用藥，這樣就會極大地減輕患者的經濟負擔，同時達到快速有效治病的目的。

　　除了檢查疾病外，生物芯片最重要的作用是預防。中國人普遍富裕以后，對健康的關注不再局限于有病治病，而是對健康的投資，早預防，早檢測。越早發現潛在病癥，越早防范和治療，效果就越好，也越省錢。如果患了病再治療，費用可能會有天壤之別，患者也會遭受較大痛苦。最要命的是，有些疾病一旦爆發，就可能是不治之癥。以耳聾患者為例，一旦聽力殘疾，需要植入人工耳蝸，最便宜的也要10萬元，而在生育之前花費數百元做一次孕前篩查，就可以避免悲劇的發生。通過生物芯片的孕前檢測，夫妻可以了解未來的孩子患某些先天疾病的風險大小，做出選擇，防患于未然。

　　博奧生物有一款生物芯片，是專門用來做預警的，可以對人體常見的9大類、68種疾病進行個體遺傳檢測（愛身譜個體遺傳檢測服務：愛身譜是一項在基因、蛋白等多個層次上提供個體遺傳檢測的系列生物芯片服務項目，涉及近1,500個基因，共3,000個與疾病相關的遺傳位點）。一項檢測費用需要數百元錢，全部做下來，需要一兩萬元，但一輩子就做一次。當然，現在的生物芯片檢測技術并不能檢測人體存在的所有風險，預警也不是診斷，只是通過對人的基因特征進行檢測分析，跟60多種疾病相關基因變異進行比對，判斷由疾病相關遺傳因素帶來的風險。不過，有風險并不意味著一定會發病，因為后天的環境因素起的作用更大，占到發病權重的70%~80%。

　　通過生物芯片檢測技術做預警的意義在于，人們一旦知道存在患有某種疾病的潛在風險，就可以提前預防，阻斷誘發疾病的條件，包括飲食習慣、運動方式、心理調節等，最大限度地避免其發生。程院士說，有些人雖然抽了一輩子煙，卻沒有得肺病，這跟基因有一定的關系；而有些人屬于抽煙致病的敏感人群，他們就需要特別注意不要吸煙，也盡量不要吸入二手煙。有些人如果查出容易得高脂血癥，在日常生活中就要特別注意調整飲食和鍛煉。

　　生物芯片技術是上世紀90年代末發展起來的一項高新技術，效率是傳統檢測手段的成百上千倍，因而發展迅猛。博奧生物成立于2000年9月，至今已整整十個年頭。正如美國《時代》周刊所說，它已經成為“一個具有自主研發能力，并能夠研制生產出兼具創新性和高性價比產品的公司”。如今，博奧生物自主研發了遺傳性耳聾檢測基因芯片系統、分枝桿菌菌種鑒定基因芯片系統、結核分枝桿菌耐藥檢測基因芯片系統、自身免疫性疾病檢測蛋白芯片系統和乙型肝炎病毒耐藥檢測基因芯片系統等新型疾病檢測產品。它2007年開始局部贏利，2009年銷售過億并全面贏利，銷售收入平均每年增長75%。預計公司2015年銷售收入將達到30億元以上。

　　如果說計算機芯片改善了人們的生活，那么生物芯片會延續人們的健康，未來發展前景不可限量。程院士說，在今后發展中，生物芯片技術還會遇到很多挑戰。技術層面的問題好解決，關鍵是它涉及到醫療監管，不可避免存在許多政策限制。因此，這些政策的制定者的觀念需要做出調整，成為推動生物芯片技術迅速普及的動力而不是阻力，包括受理產品申報、審批速度、定價速度再快一些，各個相關部門少設或者不設過多的門檻，讓生物芯片技術造福千家萬戶，為創建和諧社會發揮其應有的作用。

　　生物芯片與計算機芯片的比較

　　生物芯片同計算機芯片很相似，體積很少，只有指甲大小，很薄、很輕，具有高度的微型化、集成化、并行化、自動化和輸出結果數字化的特性。但生物芯片是一次性使用，而計算機芯片是永久性使用；制造生物芯片的材料除了硅以外，還可以使用玻璃、塑料、陶瓷等，而制造計算機芯片以半導體硅為基本材料；生物芯片一般要在液體環境下工作，而這對計算機芯片是致命的。

　　生物芯片是研究特定基因與疾病之間關系的前沿工具，通過檢測個人的特定功能基因狀態，便可在一定程度上預知個體患某種疾病的風險大小。生物芯片分為DNA芯片（基因芯片）、蛋白芯片、細胞芯片、組織芯片等。