技術(shù)
導(dǎo)讀:從這幾年的趨勢(shì)來(lái)看,基因組學(xué)正在成為新醫(yī)學(xué)時(shí)代的主導(dǎo)力量?;诨蚪M學(xué)數(shù)據(jù),醫(yī)療機(jī)構(gòu)可以給予患者更精確個(gè)性化的治療。諸如23andme的基因檢測(cè)服務(wù)先驅(qū)為這項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)普及帶來(lái)了極大的推動(dòng),但另一面,也為社會(huì)倫理帶來(lái)了一些新的思考。23andme以其99美元的檢測(cè)產(chǎn)品聞名,但基于低廉價(jià)格獲取用戶和數(shù)據(jù),再將用戶數(shù)據(jù)出售給制藥公司,這樣的商業(yè)模式背后,確實(shí)以用戶數(shù)據(jù)所有權(quán)為代價(jià)。
從這幾年的趨勢(shì)來(lái)看,基因組學(xué)正在成為新醫(yī)學(xué)時(shí)代的主導(dǎo)力量?;诨蚪M學(xué)數(shù)據(jù),醫(yī)療機(jī)構(gòu)可以給予患者更精確個(gè)性化的治療。諸如23andme的基因檢測(cè)服務(wù)先驅(qū)為這項(xiàng)技術(shù)的市場(chǎng)普及帶來(lái)了極大的推動(dòng),但另一面,也為社會(huì)倫理帶來(lái)了一些新的思考。23andme以其99美元的檢測(cè)產(chǎn)品聞名,但基于低廉價(jià)格獲取用戶和數(shù)據(jù),再將用戶數(shù)據(jù)出售給制藥公司,這樣的商業(yè)模式背后,確實(shí)以用戶數(shù)據(jù)所有權(quán)為代價(jià)。
基因數(shù)據(jù)是非常敏感的,包含了人的壽命、健康、種族、智力等信息。未來(lái),基因組學(xué)可能會(huì)告訴我們更多的東西,這些東西如果泄露,可能會(huì)造成很多問(wèn)題。
比如,得知這個(gè)人攜帶乳腺癌相關(guān)的基因,保險(xiǎn)公司就有可能拒絕他參保;如果DNA顯示一個(gè)人的技能不能達(dá)到公司預(yù)計(jì)的工作能力,他的職業(yè)發(fā)展就可能會(huì)受到影響。
但另一面,脫敏后的基因數(shù)據(jù)對(duì)科學(xué)進(jìn)步有重要意義。只有在大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上的分析,才能得出更加貼合真實(shí)世界的結(jié)論,更好的實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的醫(yī)療。這也是許多基因組學(xué)科學(xué)家希望看到的,通過(guò)大規(guī)模數(shù)據(jù)研究為特定人群尋找到更好的治療方案,在遺傳疾病和免疫治療上做出突破性研究。
無(wú)疑,個(gè)人隱私和科學(xué)進(jìn)步之間出現(xiàn)了沖突。區(qū)塊鏈的出現(xiàn)似乎可以調(diào)和這種沖突。
解決數(shù)據(jù)歸屬問(wèn)題
10年前,無(wú)數(shù)公司就BRCA基因是否能夠申請(qǐng)專利展開(kāi)了討論。最終,美國(guó)和澳大利亞最高法院都宣布這項(xiàng)專利無(wú)效。
但這樣的結(jié)論可以沿用到數(shù)據(jù)歸屬問(wèn)題上嗎?作為數(shù)據(jù)的提供方,用戶并沒(méi)有享受到自己數(shù)據(jù)的版權(quán)保護(hù),更沒(méi)有在數(shù)據(jù)交易中獲得利益。遺憾的是,沒(méi)有任何法律明確規(guī)定這些數(shù)據(jù)的歸屬者到底是誰(shuí),這沒(méi)有任何法律規(guī)定這些數(shù)據(jù)應(yīng)該受到版權(quán)保護(hù)。
似乎,控制這些數(shù)據(jù)泄露的唯一方法就是不進(jìn)行測(cè)序,把數(shù)據(jù)隱藏在身體里。但這無(wú)疑與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和基因組學(xué)的發(fā)展步伐背道而馳。
經(jīng)濟(jì)學(xué)家Hernando de Soto稱區(qū)塊鏈為一雙看不見(jiàn)的手,其體系可包容全球的人。基因組學(xué)的科學(xué)家們,似乎也在嘗試?yán)眠@項(xiàng)技術(shù)能否解決當(dāng)下基因組問(wèn)題。
區(qū)塊鏈通常用于虛擬貨幣發(fā)行,比如比特幣。那么它與保護(hù)基因組數(shù)據(jù)又有什么關(guān)系?
其實(shí),區(qū)塊鏈的應(yīng)用范圍早以超出了虛擬貨幣,只不過(guò)大家關(guān)注更多的是比特幣。比特幣之所以有用并且有價(jià)值,是因?yàn)閰^(qū)塊鏈創(chuàng)造了一個(gè)不變的、分布式的記錄方式,并且這種方式是不可能破解的。比特幣賬戶的擁有者對(duì)他們的資產(chǎn)有絕對(duì)控制權(quán)。
對(duì)于數(shù)據(jù)儲(chǔ)存來(lái)說(shuō),這是一種高度敏感,甚至幾乎有點(diǎn)完美的解決方案。比如,DARPA就在考慮用區(qū)塊鏈技術(shù)保護(hù)核武器數(shù)據(jù)。此外,區(qū)塊鏈技術(shù)正在被用于跟蹤鉆石、知識(shí)產(chǎn)權(quán)和現(xiàn)實(shí)世界物流等方向。
基于這些邏輯,人們嘗試在基因組學(xué)中加入?yún)^(qū)塊鏈技術(shù),更多是想通過(guò)它創(chuàng)造一個(gè)特定的場(chǎng)景,將相關(guān)倫理和道德保障最大化。
安全且隱私,奇妙組合帶來(lái)的可能性
所以,“基因+區(qū)塊鏈”有什么樣的可能呢?
對(duì)個(gè)人來(lái)說(shuō),這是一個(gè)存儲(chǔ)基因數(shù)據(jù)的安全的地方。如果你進(jìn)行了檢測(cè),并且希望能夠隨時(shí)訪問(wèn)這些數(shù)據(jù),那么把它存儲(chǔ)在“基因鏈”上就是一個(gè)很好的選擇。同時(shí),與Google Genomics不同,你不必為此付費(fèi)。
在這里存儲(chǔ)數(shù)據(jù)會(huì)比其他大多數(shù)地方都更加安全。畢竟,隨身攜帶一個(gè)USB接口可能會(huì)丟,傳到云端或者其他地方也多少有泄露的可能。在“基因鏈”上,你的數(shù)據(jù)加密幾乎是牢不可破的。區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际堑逆準(zhǔn)酱鎯?chǔ),如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)被破解,那剩下的數(shù)萬(wàn)個(gè)節(jié)點(diǎn)就會(huì)立即拒絕操作記錄。
你可以通過(guò)設(shè)置訪問(wèn)限制的方式,讓你的醫(yī)生獲得授權(quán),但他只能獲得你想要共享的信息。
同樣,你也可以通過(guò)唯一的簽名追蹤到是誰(shuí)濫用了你的數(shù)據(jù)。
對(duì)科學(xué)家來(lái)說(shuō),他們可以獲得元數(shù)據(jù),并且可以通過(guò)搜索潛在的主題,獲得他們想要的數(shù)據(jù)用于研究。這些搜索結(jié)果中不會(huì)透露捐獻(xiàn)者的個(gè)人信息,也不會(huì)讓他們獲得基因組數(shù)據(jù)本身。但他們可以向捐獻(xiàn)者提出請(qǐng)求,這份協(xié)議是有償?shù)摹?/p>
這些都可能為基因組學(xué)帶來(lái)真正革命,并為數(shù)據(jù)提供者提供更強(qiáng)大的數(shù)據(jù)保護(hù)。
但這只是其功能之一,除了極強(qiáng)的加密性,區(qū)塊鏈還能用于數(shù)據(jù)的管理。擁有大量基因數(shù)據(jù)的研究機(jī)構(gòu)和公司可以購(gòu)買許可證,來(lái)“基因鏈”上存儲(chǔ)他們的數(shù)據(jù),并且不需要擔(dān)心倫理問(wèn)題。他們可以將更多的精力放到科學(xué)研究中。
哪些人正在做
存儲(chǔ)和共享基因數(shù)據(jù)是一個(gè)技術(shù)問(wèn)題,計(jì)算已經(jīng)成為了研究的亮點(diǎn)。一個(gè)原始的組學(xué)數(shù)據(jù)大概有5-6千兆字節(jié),包含了30億個(gè)堿基對(duì),并且在測(cè)序過(guò)程中,還有很多數(shù)據(jù)需要標(biāo)注,這些數(shù)據(jù)很難管理。
哈佛大學(xué)發(fā)起的”千人基因組計(jì)劃“把測(cè)序所得的全基因組數(shù)據(jù)都放在了網(wǎng)上,可供用戶免費(fèi)下載。但這些數(shù)據(jù)的管理方式都是比較傳統(tǒng)的,即通過(guò)壓縮工具將數(shù)據(jù)壓縮,再進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。
2016年,哈佛大學(xué)遺傳學(xué)先驅(qū)Georg Church與來(lái)自劍橋大學(xué)的計(jì)算機(jī)科學(xué)家Kamal Obbad、以及哈佛大學(xué)科學(xué)家Dennis Grishin共同成立了一家叫做Nebula Genomics的初創(chuàng)公司。
用戶在獲得數(shù)據(jù)后,可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在Nebula Genomics的區(qū)塊鏈平臺(tái)中。其他研究機(jī)構(gòu)可以通過(guò)這個(gè)平臺(tái)來(lái)獲取脫敏后的數(shù)據(jù),當(dāng)然,這一過(guò)程是需要付費(fèi)的。該系統(tǒng)建立旨在一種特別定制的加密數(shù)據(jù)上,為了支付購(gòu)買數(shù)據(jù)的費(fèi)用,研究機(jī)構(gòu)必須先購(gòu)買代幣。
這些數(shù)據(jù)的購(gòu)買并非終身制,使用一次就需要進(jìn)行一次付費(fèi),并且一組數(shù)據(jù)可以出售給多個(gè)機(jī)構(gòu)。用戶獲得的代幣可以向Nebula Genomics的合作機(jī)構(gòu)兌換檢測(cè)服務(wù),目前主要是與Veritas Genetics(Church創(chuàng)立的另一家公司)合作進(jìn)行兌換。
Nebula Genomics的想法是將用戶的遺傳數(shù)據(jù)變成類似專利一樣有版權(quán)的東西,讓用戶享有數(shù)據(jù)的歸屬權(quán)和版權(quán),從中獲益。當(dāng)然,用戶最初需要支付量的現(xiàn)金用于檢測(cè)服務(wù),目前的價(jià)格是1000美元/次全基因組檢測(cè)。隨著測(cè)序成本的下降,服務(wù)價(jià)格也將隨之降低。公司希望在未來(lái)6個(gè)月正式開(kāi)始運(yùn)營(yíng)和服務(wù),并于安全專家合作,打造一個(gè)更安全、受保護(hù)且匿名的環(huán)境。
Nebula Genomics是自有平臺(tái)、并有數(shù)據(jù)來(lái)源的一類企業(yè),而諸如EncrypGen、Luna DNA和Zenome等加入?yún)^(qū)塊鏈元素的公司并不向用戶提供測(cè)序服務(wù),他們通常需要通過(guò)第三方來(lái)獲取數(shù)據(jù)。
Luna DNA 是區(qū)塊鏈在醫(yī)療應(yīng)用的早期嘗試之一,與Nebula Genomics的最初想法一致,他們想通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)把個(gè)人數(shù)據(jù)變成數(shù)據(jù)資產(chǎn)。不過(guò)Luna DNA不提供測(cè)序服務(wù),在測(cè)序?qū)用嫔媳苊饬撕?3andme 以及Ancestry的競(jìng)爭(zhēng)。他們認(rèn)為,通過(guò)Luna Coin來(lái)鼓勵(lì)數(shù)據(jù)分享,能夠反過(guò)來(lái)促進(jìn)測(cè)序服務(wù)機(jī)構(gòu)的銷量。
“個(gè)人層面數(shù)據(jù)的意義不大,統(tǒng)計(jì)學(xué)意義的數(shù)據(jù)需要有十幾萬(wàn)、上百萬(wàn)人參與?!盠una DNA聯(lián)合創(chuàng)始人兼CEO Bob Kain表示,“除非是一個(gè)社區(qū)級(jí)的數(shù)據(jù)聚集在一起,否則很難解決基因組和健康方面的問(wèn)題?!?/p>
盡管區(qū)塊鏈現(xiàn)在還處于蠻荒時(shí)代,但也不乏有投資者看到了其中的機(jī)會(huì),他們獲得了200萬(wàn)美元的種子輪投資,投資方是Illumina的前高管。
來(lái)自俄羅斯的EncrypGen與Luna DNA采取的是相似的策略,目前他們已經(jīng)進(jìn)行ICO。這些虛擬貨幣并不會(huì)作為投資工具,他們將在7月結(jié)束發(fā)行。
解決了用戶層面的數(shù)據(jù)歸屬問(wèn)題,那如何滿足研究機(jī)構(gòu)對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的需求呢?Shiva或許能夠帶來(lái)答案。
這家成立于2017年的德國(guó)公司希望通過(guò)最先進(jìn)的技術(shù)來(lái)改變?nèi)蜥t(yī)療的現(xiàn)狀,包括區(qū)塊鏈、云計(jì)算、基因測(cè)序、人工智能和大數(shù)據(jù)分析等。他們相信,這些新技術(shù)將帶領(lǐng)醫(yī)學(xué)研究進(jìn)入新紀(jì)元。
除了面向個(gè)人的服務(wù),他們還通過(guò)與全球的醫(yī)療機(jī)構(gòu)、政府建立合作關(guān)系,通過(guò)公共項(xiàng)目贊助的方式來(lái)建立大樣本的數(shù)據(jù)庫(kù),比如公司在2018年3月與Andhra Pradesh政府達(dá)成的合作。另外,他們還會(huì)選擇與罕見(jiàn)病多發(fā)區(qū)建立聯(lián)系,在平臺(tái)上產(chǎn)生更具特征性的大規(guī)模數(shù)據(jù)。
Shiva同樣還推出了個(gè)人服務(wù)。Shiva并不提供服務(wù),而是作為一個(gè)生態(tài)環(huán)境的營(yíng)造者,將服務(wù)提供商、用戶聚集到區(qū)塊鏈平臺(tái)上。用戶可以用自己的數(shù)據(jù)換取服務(wù),這些數(shù)據(jù)通常來(lái)自第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu);而平臺(tái)上的服務(wù)上也不止測(cè)序機(jī)構(gòu),其中還包括了保險(xiǎn)服務(wù)、體檢等機(jī)構(gòu)。
Shiva希望基于區(qū)塊鏈技術(shù)打造一個(gè)生態(tài)圈,為服務(wù)提供商和用戶提供一個(gè)開(kāi)放的環(huán)境。除了基因組學(xué)和個(gè)性化醫(yī)療服務(wù)之外,入駐機(jī)構(gòu)還可以添加其他應(yīng)用和服務(wù)。
以上幾家主要解決的是數(shù)據(jù)歸屬和交易問(wèn)題。除了交易外,區(qū)塊鏈還帶有存儲(chǔ)功能,并且具備極強(qiáng)的隱私性和安全性?;诖?,Zenome則希望基于這些特性做出應(yīng)用。
他們第一階段的計(jì)劃是建立分散的基因數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng),建立一個(gè)可以自由交換的安全環(huán)境。Zenome同樣不提供測(cè)序服務(wù),平臺(tái)的數(shù)據(jù)主要來(lái)自網(wǎng)絡(luò)參與者。接下來(lái),他們將通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查和評(píng)估系統(tǒng)確保數(shù)據(jù)的真實(shí)性。在數(shù)據(jù)到達(dá)一定規(guī)模后,Zenome將吸引大型公司和科研中心來(lái)購(gòu)買數(shù)據(jù)。
但他們最終的目的并不在交易,而是希望能夠讓這些公司將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在他們的平臺(tái)上,從而建立一個(gè)類似Google Genomic的社區(qū)。
監(jiān)管模糊、技術(shù)局限,或許并不存在完美的解決方案
但區(qū)塊鏈技術(shù)的介入真的能夠解決所有問(wèn)題嗎?這很難回答,因?yàn)椴淮嬖谕昝赖募夹g(shù)。
區(qū)塊鏈技術(shù)也存在局限性。比特幣目前從創(chuàng)世塊到現(xiàn)在的完整數(shù)據(jù)文件已經(jīng)達(dá)到了105GB,并且數(shù)據(jù)量還在不斷增加。隨著區(qū)塊鏈的發(fā)展,節(jié)點(diǎn)存儲(chǔ)的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)體積越來(lái)越大。
其次,在公有鏈中,每一個(gè)參與者都能獲得完整的數(shù)據(jù)備份,所有交易數(shù)據(jù)都是公開(kāi)且透明的。在虛擬貨幣交易中,交易人是匿名的,但交易本身是公開(kāi)的,所有人都可以訪問(wèn)。
最后,區(qū)塊鏈在基因組學(xué)的應(yīng)用都還在試水階段,這項(xiàng)技術(shù)的監(jiān)管本身也還不明朗,所謂安全性也并非絕對(duì)的。
這些問(wèn)題給技術(shù)的商業(yè)化帶來(lái)了不確定性。我們只能說(shuō)區(qū)塊鏈給基因組學(xué)應(yīng)用帶來(lái)了靈感,但是否真的解決了目前的矛盾,來(lái)需要不斷嘗試和調(diào)整。