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《解码生命》第8章 基因战争

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逆流游泳的人才知道河流的力量。

——伍德罗·威尔逊(Woodrow Wilson)

到1993年底,尽管国家卫生研究院关于基因的第一次专利申请已经过去两年了,基因淘金热的激烈论战仍热火朝天,没有任何缓和的迹象。现在有一个新人不得不与这个问题作斗争,因为吉姆·沃森的对手,伯娜丁·希莉,辞去了世界上最强大卫生机构的领导职位。

这个职位是一个行政任命,比尔·克林顿当选后,他从加利福尼亚大学旧金山分校选择了一个分子生物学家哈罗德·瓦尔姆斯(Harold Varmus),瓦尔姆斯从研究伊丽莎白的诗歌开始了他的学术生涯,接着又转行研究医学,主要研究反转录酶病毒——从这些病毒的不同寻常的生命周期到它们可能引起的基因变化。因为他的工作及对癌症的洞见,他最终与人分享了诺贝尔奖。1993年11月,他成为第一个领导国家卫生研究院的诺贝尔奖获得者。希莉的行政方式曾招致一些人的怨恨,有篇文章曾挑刺说希莉的方式“令人回想起乔治·巴顿将军的管理风格”,[1][2]瓦尔姆斯采用了一种更轻松的风格。他想使国家卫生研究院的内部研究再次活跃起来,强烈相信促进基础科学和发现的随意性本质。专利问题虽然仍处于高优先级,但是不像他的前任们,瓦尔姆斯据说是坚定不移地与他们执相反意见,这种态度不久就变得十分明显了。

里德·阿德勒,是一个拥护基因专利的职员,他曾取得进展并已经把它们进行了专利申请,试图明确怎样处理那些讨厌的没有特点的基因片段。1993年底,阿德勒为做了“正确的事”付出了代价,瓦尔姆斯开除了他。《科学》杂志指出有不少专利专家,甚至弗朗西斯·科林斯都已经接受了阿德勒的看法,认为申请基因专利是有利科学发展的。对他的调离,官方这样澄清事实:“瓦尔姆斯反对那些专利,但是国家卫生研究院的上层官员们说,瓦尔姆斯把阿德勒调离到一个未详细说明的政策职位上更多的是基于提高技术转移综合办公室运转的考虑。”[3]

我也感到了管理层骚动的影响。斯坦博格那时已经开始协商一笔空前的1.25亿美元的涉及史克必成对于基因组研究所的基因序列数据的专有权的交易。直到我发现这项协议时,我才领会了当初与他的一次谈话的意义。

那时,沃利严加盘问我关于即将发表文章的计划。到目前为止,一些被确认的TIGR数据保密时间已经达6个月了,根据我们的协议,应该可以发表了。但是我觉得与其一点一点在公共领域零碎地发表,不如在完成人类基因解剖计划的最初阶段,发表一篇至少包含一半人类基因的专业文章。沃利向我要一份这项计划的时间表,到出版时,我估计将要花18个月。如果我书面同意这些事项的话,沃利说,我就可能获得一笔1500万美元的奖金,10年内会给基因组研究所带来8500万美元的预算。回想起来,很清楚他需要从我这得到铁定的承诺来终止史克协议。

HGS和史克必成宣布对我的基因数据专有权和HGS的8.6%股份交易,比HGS公司1993年12月2日公开上市要早一些。首次公开上市的价格是每股12美元,不久迅速上升到20美元。但是当沃利宣布黑塞尔廷现在要成为HGS的首席执行长官时,我对这个合作发展的热情很快消失了。我知道他们一直在讨论这件事情,但是我没有意识到沃利对黑塞尔廷有多么认真。我提醒沃利他曾许诺我将在首席执行官的选举中有主要发言权,而且他已经准许我拥有否决权。我优先考虑那些关心企业的人,而我本人继续做科学研究,这就是为什么我认为从制药公司来的重量级人物,比如乔治·波斯特,比一个已经创办了几家生物技术公司的艾滋病研究者来说,更适合这份工作。由此我对黑塞尔廷运用了我的否决权。沃利承认他确实提供给我这个特权,但是加了一句“太糟糕了,你没有以书面形式写下来”。黑塞尔廷明显很精明、圆滑,而且至少对名誉这一点过分积极,他甚至早上3点钟打电话威胁他的竞争对手。但是内心本能告诉我他也不是我要找的合伙人。

从他来的时候起,黑塞尔廷就让大家明白,是他在经营这家公司,他对我的计划不甚感兴趣,他让我感觉到我只是帮他进入通往生物技术巨头的轨道的“火箭助推器”。他的问题当然只是不能指挥基因组研究所的研究而已,因为我曾和沃利达成过这样的协议。变得更糟的事情是,史克公司被我们拥有发表我们的数据的权利所困扰。而且困扰史克的事情同样也困扰着黑塞尔廷。解决方案是显而易见的:从最初,黑塞尔廷想除去基因组研究所,由此除去任何资助它的义务。

黑塞尔廷为自己预订了许多DNA测序仪。当1993年末,他已经建立了一个实验室与基因组研究所抗衡。(“对我而言,没有理由与他竞争,”黑塞尔廷声明,“我已经拥有了他所有的一切。”[4])因此我被迫把我科学预算中重要的一部分——当然是由HGS提供的——转移给了史蒂夫·帕克和他在阿诺德—波特的法律同事。从我告诉《华盛顿邮报》“这正是科学家所梦想的拥有一项赞助人对他们的想法、梦想和能力的投资。”[5]到现在,真的只有一年吗?

黑塞尔廷不是唯一被我打算在科学文献中发表我的数据和发现的意图所困扰的人。那时,基因组研究所已经与我们在亚特兰大疾控中心的同事们一起完成了天花基因组的测序,假如这个成果意义重大的话,我们当然会详细描写这项工作并在《自然》杂志上发表。高级政府官员警告说不能这么快发表。甚至我离开国家卫生研究院之前,是否把我们的数据归为机密文件的谈话,还经常会引发一场辩论,而且几次升温。直到1991年底,如果我们不及时发表该成果前苏联的同事就会发表他们的天花基因组版本时,争吵最终才以一种超市场利益的形式确定下来。因为我们不能被以前冷战时期的敌人战胜,于是我们在《自然》[6]杂志上发表了基因分析;这篇有重大科学意义的文章为我们又赢得了一块奖章。

大量的有关新闻报道中有一篇《经济学家》的文章,它评价用基因组使天花病毒重现是一宗侏罗纪公园式的成就(“天花病毒赋予‘计算机病毒’以全新的意义”[7]),文章还说,一个字母一个字母地装配DNA在今天的实验室里是一个冗长乏味的过程,我不同意这个观点。以我对DNA技术的了解,我相信天花病毒在几年内是有可能再次出现的。我提出这一点,是提请联邦官员们注意不要以为灭绝了天花病毒就产生一种虚假的安全感。

我认为这些故步自封充其量是天真的,因为有很多剩余天花病毒源。美国和前苏联已经停止给人们接种这种病的免疫疫苗了,但是没有人能够确定这种致命的病毒没有被冷藏操作的人们隐藏或遗忘在自制病毒小瓶中,更不用说病毒残留在那些被埋在永久冻土里的天花病患者的体内。这种考虑并不牵强:1918年的流行感冒在2005年复苏了,在找到躺在阿拉斯加永冻土里一个妇女的尸体后才证明了这一点,她死于1918年11月,估计她是当年5000万死于全国流行的特型感冒的人之一。除了能从DNA序列中合成它的DNA的天花病毒外,还有大量其他感染物种——包括我们的近亲——梅毒病毒,都可能进化并再次感染人类。

因此永久灭绝天花是根本不可能的,宣传误导我们产生可以做到根除天花的印象。我思维的转变源自1994年初。那年1月份,《华盛顿邮报》整页描述了我的引言:“如果你相信死刑,那么天花就被判受电刑。”[8]事实上,我不相信死刑,给编辑写了封信争辩说病毒不应该被破坏。天花将有段时间在我的生命中继续担当一名角色,从与CIA讨论到甚至为总统和他的内阁写主题简报。

那时,我的成功开始产生了它自己的问题;我个人的财政突然变得有趣——这么多以至于它们的细节被刊登在1994年1月3日星期日的《纽约时报》的头版。如果说一个同行吸引了主流媒体的注意力,科学家们感到有一点痛苦和愤恨的话,那么他们最不能原谅的就是当一个对手也挣了钱。像多数人们的努力一样,科学很大程度上是被嫉妒推动的。

那个时候,我们在基因组研究所举办了一个晚会,庆祝我认为在DNA测序工作中的有历史性意义的一块里程碑:在不到一年时间里,我们成功地获得了我们的第10万个序列。更重要的是,我们正在获得更高质量的数据,如果我们要保持在其他竞争对手之前,这是至关重要的,我感觉对手们把太多的重点放在计数序列和基因上。除了HGS,还有因塞特公司,1991年我在《科学》杂志上发表了EST方法后,这是第一家开始应用它的公司。兰德尔·斯科特是该公司的首席科学家,他马上认识到EST方法的合理性,并且把公司全部注意力从药物转移到了EST方法上。因塞特公司和HGS公司基本上都复制了被里德·阿德勒整理的国家卫生研究院的专利申请书,试图为他们找到的每一个EST申请专利。我发现,具有讽刺意味的是,当公司对他们“独一无二的发明”追求知识产权保护时,美国专利局居然能忍受这样的剽窃。

值得赞扬的是,哈德罗·瓦尔姆斯已经决定和每一个人谈有关股份或任何劝服EST专利困境的强硬观点。我有一个“间谍”,他是基因组研究所的职员,曾经在国家卫生研究院工作,不断有瓦尔姆斯办公室的朋友向他报告事情发展。最终,轮到我要求与瓦尔姆斯见面了,他很兴奋因为这正中他意。首先我再次说我反对申请该专利,但是我理解阿德勒的观点,通过快速追求专利,建立EST缺失的专利,除去业界的不确定因素,国家卫生研究院能够做出一次很好的公共服务。争论发展到现在,瓦尔姆斯决定放弃专利,但是事情仍然没那么简单。政府条例规定如果国家卫生研究院不试着申请专利,发明者自己仍能要求这一权利。以一个讽刺结束一切讽刺,正如沃森所警告的,国家卫生研究院可能成就“文特尔专利”。如果国家卫生研究院放弃专利申请,我会接管吗?瓦尔姆斯和其他人渴望知道我的答案。

我已经与马克·亚当斯讨论过怎样处理专利的问题,他被列为发明家。我们不想要专利,也不想从它们身上获利。我们决定我们一定要从这混乱的情形抽身,只要我们把专利权益做一个转移,来自专利的任何技术转让费,都将用于一个我已经支持的美好事业:国家卫生研究院儿童之家,一个让患有癌症的孩子们有住的地方。当我告诉瓦尔姆斯我们的决定,他似乎很奇怪而且慌张,很明显,他对我的期望很低,大概因为他曾经从沃森等人那里获得了对我的描述。如果他知道整个故事,他可能会更震惊:那时,黑塞尔廷和斯坦博格已经提供给我100万美元让把我把专利转让给HGS——我拒绝了这一请求。见了瓦尔姆斯不到一小时后,当我回到基因组研究所时,我的间谍发回了整个事件的报告。瓦尔姆斯“很吃惊文特尔这样做并不是为了钱”。不幸的是,瓦尔姆斯没有努力与其他人分享他对我的评价。

我当然感到高兴,因为瓦尔姆斯看来明白了我不是由经济利益所驱使,我也感到灰心,因为他很明显不知道国家卫生研究院的规定。没有人能从一项国家卫生研究院的专利中获利,因为按照法律,每年的技术转让费的上限是10万美元。我所知道的是只有一个国家卫生研究院的科学家曾得到过最大数额[罗伯特·高卢(Robert C.Gallo),由于他对艾滋病测试的研究工作],这个额外的10万美元也只是使他的薪水和在学术机构中报酬较高的同事持平。我们见面几个星期后,瓦尔姆斯宣布他要撤销国家卫生研究院的专利申请。没有一篇新闻报道提到马克和我决定不再寻求权益,也没有人注意到我们关于把它们转向国家卫生研究院儿童之家的提议。《科学》杂志指出,“国家卫生研究院的决定没有解决无特征的基因片段是否能申请专利的问题。”[9]新闻使HGS和因塞特的股票价格大跌,阿德勒如此关心不确定因素的影响的原因到现在已经相当清楚了。

为了帮助我们分析新的人类基因序列,我们已经发展了一套计算机系统,该系统以生物学伟大发现之一为基础:当进化的过程已发展到可以成功表现一种重要生物学功能的蛋白质的时候,不论对什么物种,大自然母亲都会一次又一次重复使用相同的蛋白质结构。克里斯·菲尔德(Chris Fields)是一名计算机行家,他特别喜欢吃极辣的辣椒,正如科学家们所说,他使用计算机研究基因或蛋白质序列的高度保守性,这一点正是我们开发的EST方法的功能。我们的计算机将采集每个我们测出的新的人类DNA序列(大约300对碱基),而且把一串碱基与当前已知的基因数据库相比较。比如,如果我们发现了它与果蝇中的DNA修补基因很搭配,那么很可能人类复制品就有一个类似的功能。通过使用自动DNA测序得出大量原始数据,然后计算机为新的基因搜寻挖掘这些数据,现在我们能实现EST方法的全部功能。

我们早期的一项成功可以追溯到1993年12月,那时我接到伯特·佛哥斯坦(Bert Vogelstein)的电话,他是巴尔的摩约翰霍普金斯大学结肠癌研究的领头人。基因可以协调细胞分裂,当突变在基因中聚集就会出现癌症,并且导致无法控制的增长。伯特小组发现,这类基因突变,即DNA错配的修补酶,与大约10%的非息肉结肠癌病例有联系,之后他想寻找不健全的DNA修补基因。它本身就是一项重要发现,但是,伯特确定至少还有另一个DNA修补酶可以导致更多的癌症病例,他想知道是否我们已经发现以我们人类基因解剖数据形式出现的任何新的DNA修补酶基因。我认为,事实上,我们已经告诉他我们将重新检查我们的数据。为了帮助研究,他用电子邮件发给我一些没有发表的从酵母菌中分离的错配的修补基因的DNA序列。

我一收到酵母菌的基因序列,就告诉分析复杂生物资料的学科小组开始在基因组研究所数据库彻底搜索一些类似的人类DNA序列。很快,三个新的人类DNA修补基因出现在我的计算机屏幕上。这是一个兴奋的时刻,我马上打电话给伯特。他也很兴奋,想绘出新的人类染色体基因序列图,看看它们是否处在那三个区域,如果在那三个区域,他的研究表明与结肠癌有关联。我们把荧光染料涂在基因上,用它们探测染色体。通过显微镜来看序列在哪里附着,我们能看见它们的确附着在对应确定的结肠癌区域。

现在对伯特和我来说很明显,我们有了一个重要发现,这个发现不仅能改善我们对结肠癌的理解而且能显示我的EST方法的巨大价值。当第一个DNA修补酶发现时,它耗了伯特几年时间,我们通过快速搜查EST数据库,揭示了另外三个。但是,当然这里有一个突出的问题:HGS拥有对所有基因组研究发现成果的商业权。我告诉伯特我将不会让比尔·黑塞尔廷阻挡可能会给癌症患者带来即时利益的一项发现。

我们决定现在必须把黑塞尔廷和HGS拉上船以防止这项巨大的进展在未来的经济冲突中陷入困境。伯特得到一家专业制药公司的资助,所以他知道自己所受的约束,也知道能得到什么。我给黑塞尔廷打电话解释我们所发现的,并告诉他HGS应该立即与在霍普金斯的伯特小组建立一个协作关系。值得称赞的是,比尔能感觉出这是一个重要的突破。协议于1994年3月签署并在新闻界宣布。在一周内,我们拥有了这个癌变的每一变态新基因全部测序。

由肯尼斯·金斯勒(Kenneth Kinzler)领导的佛哥斯坦小组从结肠癌患者和对照组成员身上取走DNA。他们用一个被称为PCR的DNA扩增技术[由加利福尼亚同事冲浪爱好者凯利·穆利斯(Kary Mullis)研发]将每个患者的对应修补酶的DNA制成复制体。然后我们对患者身上的修补酶进行测序,看突变是否与癌症有联系。所有这三个基因都与癌症的出现有关。遗传性非息肉结肠癌是人类最常见的遗传病,几乎占所有结肠癌的20%。此项研究产生的两篇文章很快就被大量引用,这标志着EST方法可信性的一个转折。最令人满意的是,DNA修补基因中的突变与这种疾病之间的联系的发现,将很快导致新的结肠癌诊断学:基础科学和一些我自己个人的发现现在正在帮助医生和病患者们。

当我们继续这项不平常的工作时,我突然感到剧烈的疼痛、反胃,而且也在发烧,我赶紧冲进医院,此时,我自己的结肠在我的生活中也占了主导地位。起初医生认为我是阑尾破裂和腹膜炎,腹膜炎是一种潜在的威胁生命的腹膜感染,腹膜是紧贴腹壁的一层膜。医生给我用了高剂量的抗生素,几天之内我几乎恢复健康了。他们想切除我的阑尾,但是我拒绝外科手术,因为我的症状与我所知道的阑尾炎症状不相符。在几星期之内,情况又恶化,我再次被注射了大剂量的抗生素,外加一个CAT扫描、钡灌肠剂和X射线,以检查我肚子里到底怎么了。诊断很清晰:我有憩室炎,患这种疾病时在结肠中会出现少量斑点。而出现憩室炎会引起斑点穿孔,细菌进入到腹腔内,从而引起腹膜炎。

我被告知这是一种新型职业病,是由高压引起的。“你压力很大吗?”医生问。是的,我的同事们那些日子每天给我施压。我也被卷入一场为一个新科研方法在科学中建立信誉的战斗中。当然,我与威廉·黑塞尔廷很难相处,他不断地利用我曾帮助开办的公司来挤压我的研究所。那时,我也记得当我要登上一家私人直升机飞往纽约与HGS的一位股东共进午餐时,我几乎要精神失常了,但是一想到只要我还活着,HGS和TIGR之间850万美元的合同就会有效,我就犹豫了。我不想去回忆这些,我告诉医生,我感觉很轻松。但是虽然我的大脑能处理压力,我的身体显然无法承受。

压力,冲动和寻求刺激

已经查明处理压力的能力和寻求刺激的倾向与X染色体上的一个基因有关联,这个基因负责单氨氧化酶(MAO)的调节。这个基因的一种形式尤其与寻求感觉和信使化学物(比如多巴胺和含于血液中的复合氨)的调节有关。因而低水平的单氨氧化酶与不考虑任何后果的寻求直接满足的冲动倾向有关。这个基因的一个不同寻常的变体在一位荷兰人家族中延续了三代男性罪犯,这一记录有力地支持了基因和蓄意犯罪之间的联系。

这个基因编码一种存在于大脑与细胞之间的神经突触上的酶,并且清扫多余的信使化学物。一个常见的基因变体会产生某种不太活跃的酶,这种酶不能有效清除多余的信使化学物,而且这个形式易于在高度敏感人群中出现[10]。同时,这个基因的高度活跃版本似乎对压力有保护效应。扫描一下我的基因组显示我有那种高度活跃形式,从而我是一个反社会行为倾向较低的人。一些人可能认为这难以置信:我曾一度被称为生物学的坏男孩,喜欢恶作剧,甚至残暴无情。但是我怀疑我的那些最苛刻的批评家都不否认我的处理众多压力的能力。

我被警告随时可能发展成腹膜炎,这是致命的,我需要尽快进行外科手术。但是首先我必须不再受感染。因此医生给我用了安灭菌,一种由史克必成公司制造的抗生素,就是这家公司给了我最初的压力。我的生活忙碌地继续着,直到当年年底,当我在摩纳哥一个重要的国际讨论会上发言时,我开始感到自己似乎燃烧起来了,我发烧了。我几乎无法使我的谈话进行下去,因为疼痛使我几乎要崩溃了。我打电话给我的医生,他告诉我吃点安灭菌然后回家。我一到马里兰就去医院把我的大肠切除了。