慈善家放心捐钱，科学家跨界科研--博德研究所如何推动基因学前沿

无论您是医院里的临床医生，还是研发医疗器械的工程师，或是寻找新型分子的新药人，您或多或少都听说过CRISPR这项技术。而我们今天的主角便是与这项技术有着层层联系的博德研究所。

博德研究所是创新的灯塔，推动着科学和医学的边界。从解码人类基因组到利用CRISPR基因编辑技术，该研究所的开创性进展改变了基因组学研究和精准医学。它在人类基因组计划中的关键作用产生了人类基因组序列的首个草稿，揭开了疾病的遗传基础，改革了个性化医学。此外，博德研究所在CRISPR基因编辑方面的工作引发了一场科学革命，为改写基因组和治疗遗传性疾病提供了前所未有的精确性。

博德研究所的合作模式培养了开放科学的文化，加速了新发现的诞生并使全球研究人员受益。通过提供公共可访问的基因组数据资源，它促进了全球合作和知识分享。研究博德研究所对于了解其跨学科方法和推动进步的精神至关重要。通过跨学科合作和激发创新，博德研究所成为全球生物医学研究的领军者，激励我们推动科学的边界，释放重塑人类健康和幸福潜能的潜力。

博德研究所起源于麻省理工学院和哈佛大学科学家之间长达十余年的研究合作。其中一个重要的基石便是麻省理工学院怀特海德研究所的基因组研究中心。该中心成立于1982年，是人类基因组学和人类基因组计划的最主要中心之一。早在1995年，怀特海德研究所的科学家就开始在基因组医学方面进行试点项目，并形成了一个非正式的合作网络，汇聚了对基因组学方法在癌症和人类遗传学方面感兴趣的年轻科学家。

而另一个基石则是哈佛医学院于1998年成立的以开展化学遗传学作为学术学科的化学与细胞生物学研究所。该研究所的筛选设施是首批在学术机构内开放的高通量资源，为全球80多个研究团队的小分子筛选项目提供了便利。

为了创建一个具有开放性、合作性、跨学科性，并能在任何规模上协调项目的全新组织，慈善家伊莱和伊迪思·博德、麻省理工学院、怀特海德研究所、哈佛大学及其附属医院（尤其是伯利恒以色列传教医院、布里格姆妇女医院、波士顿儿童医院、丹娜·法伯癌症研究所和麻省总医院）于2002年至2003年间开始进行筹划工作。

博德夫妇捐赠了1亿美元的创办资金，并于2004年5月正式启动博德研究所。2005年11月，博德夫妇宣布再次捐赠1亿美元。2008年9月4日，他们宣布再次捐赠4亿美元以期将博德研究所永久运营下去。2013年11月，他们再次投资1亿美元，为学院的第二个十年研究提供资金。

在新冠疫情期间，博德研究所为美东地区超过百所所大学和学院进行病毒实验室测试。截至2020年9月，美国本土境内每20个新冠检测就有1个是在博德研究所进行的。

博德研究所最引以为豪的一点便是其吸引了诸多学科的著名研究员和科学家，涵盖基因组学、遗传学、生物学、计算生物学等多个领域。

埃里克·兰德尔（Eric Lander）：

埃里克·兰德尔是美国著名的数学家、遗传学家和分子生物学家，也是博德研究所的创始主任之一。埃里克·兰德尔的研究主要集中在基因组学和人类遗传学方面。他在人类基因组计划中发挥了重要作用，并对人类基因组的测序和分析做出了关键贡献。兰德尔的工作有助于确定与复杂疾病相关的遗传变异，并推进了我们对各种健康状况的遗传基础的理解。

埃里克·兰德尔代表性文章之一便是2001年发表的提出了人类基因组的高质量草图序列的论文。这一开创性的工作奠定了后续研究的基础，并对基因组学和个性化医学领域产生了深远影响。

斯图尔特·施雷伯（Stuart Schreiber）：

斯图尔特·施雷伯是美国化学家和化学生物学家，是哈佛大学的明星教授和博德研究所的创始成员。施雷伯因其在化学生物学和药物发现方面的开创性工作而受到认可。

斯图尔特·施雷伯的研究重点是化学生物学和开发能够调节细胞过程的小分子。他参与了许多药物发现项目，旨在寻找治疗各种疾病的潜在化合物。他的一项代表作是在1992年提出的对一种小分子FK506的合成，该分子具有免疫抑制特性，在移植医学中有显著应用。《十亿美元分子》中对这个发现和施雷伯与福泰制药创始人博格之间的碰撞有非常生动的描写，十分值得阅读。

张锋（Feng Zhang）：

无需过多介绍，张锋是美籍华裔生物工程师和分子生物学家。他是博德研究所的核心成员，也是麻省理工学院的教授。张锋以在CRISPR基因编辑技术的开发和应用方面的开创性工作而广受认可。

张锋的研究主要集中在基因组编辑和应用CRISPR-Cas9技术进行基因组精确修饰方面。他的工作彻底改变了分子生物学领域，并为基因编辑和治疗应用打开了新的可能性。

张锋在2013年发表的标志性论文展示了CRISPR-Cas9在哺乳动物细胞中进行基因组编辑的应用。这一开创性的工作展示了该技术在基因编辑方面的精准和高效潜力，引发了该领域的一波研究和创新。

人类基因组计划（HGP）是一个旨在绘制和测序整个人类基因组的国际合作项目。博德研究所则在这一历史性的科学事业中发挥了关键作用。2003年，HGP成功完成了人类基因组的首个初步草图，标志着基因组学领域的重大成就。 在前文提到的埃里克·兰德尔和其他著名科学家的领导下，博德研究所为HGP作出了重要贡献。其研究人员参与了特定染色体的测序和分析，利用尖端的DNA测序技术和计算方法加速了整个过程。博德研究所与世界其他研究机构的合作努力为现代基因组学研究奠定了基础。

在人类基因组计划期间，博德研究所专注于基因组测序的几个关键方面。他们开发和完善了测序技术，例如shotgun测序方法，这一方法彻底改变了将DNA分解为较小片段进行测序，然后重新组装整个基因组的过程。这种方法使得测序更加迅速和经济高效，使实现HGP雄心勃勃的目标成为可能。

此外，博德研究所在分析和注释基因组数据方面发挥了关键作用。研究院的生物信息学和计算生物学团队合作开发了复杂的算法和软件工具，以准确地组装和解释基因信息。

人类基因组计划的完成对医学和生物医学研究产生了深远影响。它提供了人类基因组的全面蓝图，使科学家能够确定和研究与疾病相关的特定基因。有了这一新发现的知识，博德研究所及其他研究机构的研究人员可以开始揭示各种健康状况的遗传基础。

基因组测序也对癌症研究产生了深远的影响。博德研究所的癌症项目一直处于识别与癌症相关的基因和突变的前沿。这促成了靶向疗法和个性化治疗方法的发展，根据个体的基因组特征进行治疗，相比传统治疗，疗效更好，副作用更少。

除癌症外，基因组测序还在罕见遗传疾病诊断方面发挥了至关重要的作用。博德研究所参与了“未诊断疾病网络（UDN）”等项目，有助于解开未诊断病症的谜团，为此前束手无策的家庭带来希望。

此外，药物基因组学，研究个体的基因组构成如何影响其对药物的反应，已成为基因组学的一个有前景的应用领域。博德研究所在这个领域的研究为个性化医疗铺平了道路，使治疗可以根据个体的基因组特征进行调整，从而实现更有效和更安全的治疗方法。

博德研究所一直处于揭开疾病遗传基础的前沿，为各种健康状况提供了开创性的见解。通过大规模的全基因组关联研究（GWAS）和其他研究项目，该研究院的科学家已经确定了与复杂疾病如糖尿病、阿尔茨海默病和心血管疾病相关的数千个遗传变异。

2009年，博德研究所的研究人员与精神病学基因组学联盟合作进行了大规模的GWAS，发现了与精神分裂症相关的几个遗传位点。这是对这种复杂心理障碍的遗传基础理解的重要进展。

对癌症基因组图谱项目的贡献：博德研究所在癌症基因组图谱项目中扮演了至关重要的角色，该项目旨在记录不同类型的癌症中的基因组变化。这一长达2006年至2015年的努力提供了癌症基因组学的全面画面，为精准癌症治疗的潜在治疗靶点的发现奠定了基础。

博德研究所在利用CRISPR-Cas9基因编辑技术方面发挥了重要作用。作为一种革命性般的工具，CRISPR可以对基因组进行精确修改。由Emmanuelle Charpentier和Jennifer Doudna开发的CRISPR-Cas9技术为基础研究和潜在治疗应用开辟了新的途径。

2013年，博德研究所的研究人员证明了CRISPR-Cas9在矫正疾病相关突变的培养细胞中的潜力。这一突破为治疗遗传性疾病的未来应用奠定了基础。博德研究所参与了与加利福尼亚大学伯克利分校的CRISPR-Cas9知识产权的高调专利争议。2017年，美国专利和商标局将专利授予了博德研究所，认可了其在适应真核细胞中使用CRISPR方面的重要贡献。

博德研究所培养了一种高度合作和跨学科的文化。它汇聚了来自生物学、基因组学、计算机科学、数学和工程等不同领域的科学家、研究人员和专家。这种合作环境促进了跨学科创新和快速交流思想。

在跨学科协作的基础之上，博德研究所强调开放式数据共享的重要性。通过公开其研究和数据，它促进了全球研究社区的合作，加速了科学发现。

其中的代表性工具便是Firecloud。FireCloud由博德研究所资助并与微软和Alphabet公司旗下的Verily合作开发，旨在赋予癌症研究人员在云端安全地访问数据、运行分析工具和进行合作的平台。FireCloud提供了许多由国家癌症研究所资助的大体量数据集，包括TARGET和TCGA，同时还提供丰富的Terra生态系统相关合作项目的其他数据集，包括Human Cell Atlas、All of Us研究计划、AnVIL等。

通过FireCloud，研究人员可以利用Terra提供的强大数据分析功能，以及可扩展的工作流执行系统，去实现自动化流程处理大量数据，并利用预安装的应用程序如Jupyter Notebooks、RStudio、Galaxy和IGV以及分析框架如Bioconductor和Hail来进行交互式分析和数据可视化。FireCloud最大的优势便是提供了大量公开可用的数据分析工作流和笔记本，并附带适当的示例数据，以演示用法并确保计算再现性。

流畅的合作不仅在学科之间，研究所也积极的与生物技术和制药公司合作。这些合作伙伴关系使研究成果得以转化为实际应用，例如药物发现和个性化医学。

以癌症细胞系百科全书（CCLE）为例，该项目始于2008年，是博德研究所、诺华生物医学研究所及其诺华研究基金会基因组研究所之间的合作项目。其目标是对大量人类癌症模型进行详细的遗传和药理学特性表征，开展综合计算分析，将不同的药理易感性与基因组模式联系起来，并将细胞系综合基因组学转化为癌症患者分层。后来，MD安德森癌症中心和哈佛医学院也加入了该项目。截至2018年夏季，CCLE作为博德癌症依赖性图谱项目的一部分继续进行着努力。通过该项目生成的数据对公众开放，全球的研究人员均可以在癌症研究中访问和利用这一宝贵资源。

这一切都是在一个指导原则之下--将研究成果应用于改善人类健康。通过关注疾病的遗传基础和开发靶向疗法，研究所的努力始终没有偏离在患者的生活中去产生实质性差异这一点上。

该机构的成就是全球科学界的希望和启示。博德研究所展示的合作与创新精神，展现了集体努力解决人类面临的一些最紧迫挑战的力量。展望未来，博德研究所的成功提醒我们，通过合作、奉献和对知识的不懈追求，我们可以揭开生命的奥秘，为所有人的健康和美好未来铺平道路。齐心协力，我们可以继续推动科学的边界，做出开创性的发现，改变生命，并为子孙后代塑造世界。