轉(zhuǎn)自：測序中國
從北大到斯坦福，生物與計(jì)算機(jī)相遇
由測序中國發(fā)起的“NGS十周年接龍”活動春節(jié)前的最后一波正在來襲。受華中科技大學(xué)生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授薛宇邀請，今天，由哈佛大學(xué)教授劉小樂來分享她與生物信息學(xué)的故事。
從北大到斯坦福，生物與計(jì)算機(jī)相遇
和很多人一樣，在少年時(shí)期我就有了自己的夢想。我的哥哥比我大七歲，他進(jìn)入中國農(nóng)業(yè)大學(xué)的時(shí)候，我上五年級，是他把我?guī)У搅松衿娴纳锸澜?。在初中階段，我的班主任是生物老師，我的生物學(xué)家夢想就這樣在心里生根發(fā)芽。
高考時(shí)，我考入了北京大學(xué)生物系，并在大學(xué)二年級的時(shí)候轉(zhuǎn)到史密斯大學(xué)，跟著我的導(dǎo)師史蒂芬·威廉學(xué)習(xí)遺傳學(xué)。那時(shí)起，我對遺傳學(xué)充滿了興趣，史蒂芬也是我遇到的最棒的老師。轉(zhuǎn)學(xué)后的第二學(xué)期我開始糾結(jié)和迷茫，我非常想家，想念我的朋友，對我的未來充滿困惑。隨著對生物學(xué)了解的逐漸深入，讓我深深感到這條職業(yè)道路既漫長又艱難。在當(dāng)時(shí)的我看來，無論做研究或者教學(xué)工作，我都永遠(yuǎn)趕不上我的老師史蒂芬。
在接下來的那個夏天，我在紐約和表兄夫婦度過了一段時(shí)間。他們是計(jì)算機(jī)工程師，并鼓勵我嘗試學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)科學(xué)。我聽取了他們的建議，史密斯大學(xué)有非常重視教學(xué)和關(guān)心學(xué)生的計(jì)算機(jī)教授，我決定雙修計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)方面的詞匯比起生物學(xué)要少很多，學(xué)起來沒有那么吃力，而且擁有一個CS學(xué)位也算是我給自己留的一條后路。
大三結(jié)束的時(shí)候，華盛頓大學(xué)組織了一次座談會，目的是吸引大三學(xué)生到研究院主修生物工程。因?yàn)槲业碾p學(xué)位背景，幾個教授提名我參加這個座談會，并且旅費(fèi)全免。第一次西海岸之行中我先后走訪了斯坦福、USCF、伯克利，以及UCLA。在斯坦福的招生辦公室里，我看到了一個關(guān)于醫(yī)學(xué)信息學(xué)博士學(xué)位項(xiàng)目的手冊。用計(jì)算機(jī)技術(shù)來解決醫(yī)學(xué)問題，我當(dāng)時(shí)感覺上帝專為我開啟了一扇門，激動又興奮。1997年，斯坦福設(shè)立了一項(xiàng)新的總統(tǒng)獎學(xué)金，我很幸運(yùn)的成為第一屆的獲獎?wù)咧?。在第一年的學(xué)習(xí)中，我意識到，如果說生物學(xué)的詞匯比較難，那么大量的醫(yī)藥專業(yè)的詞匯將會更難。沒有醫(yī)學(xué)的背景，讓我感到無法真正地做好醫(yī)藥信息學(xué)。恰好在這個期間基因微陣列芯片在斯坦福誕生，我們這個專業(yè)也改名為生物醫(yī)學(xué)信息學(xué)。于是，我完成了輪轉(zhuǎn)以后，開始從微陣列基因表達(dá)聚類中尋找轉(zhuǎn)錄因子基序（motif），從那之后基因調(diào)控的方向便一直深深的吸引著我。
生物信息學(xué)是探索生命科學(xué)的重要手段
很多科學(xué)發(fā)現(xiàn)并非可以預(yù)期，更多的是意外驚喜。對我而言，我會選擇有重要性又有興趣的研究項(xiàng)目，當(dāng)然一個人如果能力、專業(yè)知識、背景等有優(yōu)勢的話是可以激發(fā)興趣的。比如，我有生物與計(jì)算機(jī)兩個專業(yè)的背景，做生物信息算法開發(fā)和優(yōu)化比較容易有優(yōu)勢，自然就喜歡了。如果我們對自己所做的事情充滿熱情并付出了足夠?qū)Ｗ⒑团Γ匀欢坏木蜁硎苓@個過程。
我們當(dāng)前的研究方向是通過生物信息大數(shù)據(jù)挖掘和高通量組學(xué)技術(shù)來研究基因調(diào)控機(jī)制和癌癥精準(zhǔn)醫(yī)療。我們開發(fā)的尋找轉(zhuǎn)錄因子基序、免疫共沉淀基因組結(jié)合位點(diǎn)、和CRISPR篩選找靶標(biāo)的統(tǒng)計(jì)算法有上萬用戶，幫助了先進(jìn)技術(shù)的推廣和應(yīng)用。我們發(fā)表了世界上第一個高通量人類核小體分布圖譜，首次發(fā)現(xiàn)表觀遺傳組在干細(xì)胞發(fā)育和癌癥中的動態(tài)變化，揭示雌激素受體、雄激素受體、EZH2、和非編碼RNA在乳腺癌和前列腺癌中的功能機(jī)制，發(fā)現(xiàn)癌癥中表觀遺傳藥物的靶點(diǎn)和抗藥機(jī)制等等，最近又在癌癥靶向治療、免疫治療、和復(fù)方治療上有新的突破。
根據(jù)多年的生物信息研究經(jīng)驗(yàn)，我深感完成一項(xiàng)大數(shù)據(jù)產(chǎn)出的實(shí)驗(yàn)課題，必然需要耗費(fèi)大量的心血。但是如果不能分析、了解這些數(shù)據(jù)背后的意義，那么我們的工作不能算真正完成。生物醫(yī)學(xué)研究的未來不僅依賴于可以設(shè)計(jì)出優(yōu)秀實(shí)驗(yàn)并產(chǎn)生高質(zhì)量數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)生物學(xué)家，還要依賴于會對產(chǎn)生的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效分析挖掘的計(jì)算生物學(xué)家。新一代生物學(xué)家需要對實(shí)驗(yàn)與分析都有一些基礎(chǔ)訓(xùn)練，就像一些生物學(xué)家雖然是生物化學(xué)的行家，但分子生物學(xué)、細(xì)胞學(xué)、或者構(gòu)建動物模型也得會點(diǎn)兒。雖然不能精通，至少一個做生物研究的人不應(yīng)該對大數(shù)據(jù)發(fā)怵。
生物信息學(xué)是信息時(shí)代帶給生物醫(yī)學(xué)的巨大推動力。二十年前，幾乎沒有人（除了少數(shù)的先鋒者）能夠想到通過計(jì)算機(jī)來解決生物醫(yī)藥學(xué)的難題。如今，很多生物醫(yī)藥學(xué)的研究機(jī)構(gòu)都在產(chǎn)生海量的數(shù)據(jù)，而且希望通過計(jì)算生物學(xué)家來弄懂這些數(shù)據(jù)?；赝^去五十年，生物醫(yī)學(xué)在技術(shù)的驅(qū)使下高速發(fā)展，尤其是最近的二十年間陸續(xù)出現(xiàn)的基因芯片、高通量測序以及成像技術(shù)。在人類越來越渴望破解生命奧秘的同時(shí)，生物信息學(xué)的重要性也日益凸顯，數(shù)據(jù)分析的方法與手段在不斷革新，幫助破解數(shù)據(jù)背后的意義。
從美國到中國，我對中國的創(chuàng)新充滿信心和期待
雖然，我在美國學(xué)習(xí)和生活的時(shí)間已占了我大半輩子，但仍會時(shí)常關(guān)注國內(nèi)科學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。中國在計(jì)算機(jī)科學(xué)、數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)和生物領(lǐng)域擁有很多人才，這為國內(nèi)生物信息學(xué)研究能在世界領(lǐng)先儲備了很好的潛能。我在裴剛校長的大力支持下，選擇回同濟(jì)大學(xué)擔(dān)任講座教授，組建實(shí)驗(yàn)室，希望在國內(nèi)能夠培養(yǎng)出優(yōu)秀的新一代的計(jì)算生物學(xué)家。裴院士有遠(yuǎn)見地認(rèn)識到生物信息學(xué)的重要性，非常支持在同濟(jì)大學(xué)發(fā)展生物信息學(xué)，營造良好的科研氛圍。而且這些年國內(nèi)科研政策在不斷趨近合理，讓科研更自由，尊重以人為本，逐漸和國外接軌。上海這個大都市周邊有很多很棒的研究所和制藥公司，好的科研可以帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。在我和同濟(jì)大學(xué)合作一年后，Cold Spring Harbor Asia在蘇州成立，讓同濟(jì)大學(xué)和其他高校研究所的師生能夠很容易參加世界頂級科學(xué)會議。
學(xué)習(xí)和交流對科研的成長和發(fā)展是很重要的。30年前，中國大部分都是在復(fù)制美國的計(jì)算機(jī)和IT產(chǎn)業(yè)，但是漸漸地中國微信和淘寶比美國同類的產(chǎn)品更好。在過去的二十年，生物醫(yī)藥學(xué)研究起先也是跟著國外照貓畫虎，但是最近這些年發(fā)展很驚人?，F(xiàn)在，中國的生物科學(xué)家已經(jīng)開始引領(lǐng)世界前沿的研究，醫(yī)學(xué)科學(xué)家也在迎頭趕上。中國的生物技術(shù)和醫(yī)藥研發(fā)隨著時(shí)間的推移會帶來更多創(chuàng)新性，我對此很有信心。
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