Дами и господа, представям ви човешкия геном. (Аплодисменти) Хромозома едно, горе в ляво, Долу в дясно са половите хромозоми. Жените имат две от големите Х хромозоми; мъжете имат една Х и разбира се, една малка Y. Съжалявам момчета, но само това дребно нещо ви прави различни. И ако увеличим генома, разбира се ще видим, структурата на двойната спирала живота е кодиран с тези четири биохимични букви, т.нар. бази: А, Ц, Г и Т. Колко такива има в човешкия геном? Три милиарда. Това много ли е? Ами... всеки може да размахва големи числа. Но всъщност, ако поставим една база във всеки пиксел от този екран с разделителна способност 1280 на 800, ще са ни необходими 3000 екрана за да поберем генома. Така че, всъщност, наистина е доста голям.
Ladies and gentlemen, I present to you the human genome. (Applause) Chromosome one -- top left, bottom right -- are the sex chromosomes. Women have two copies of that big X chromosome; men have the X and, of course, that small copy of the Y. Sorry boys, but it's just a tiny little thing that makes you different. So if you zoom in on this genome, then what you see, of course, is this double-helix structure -- the code of life spelled out with these four biochemical letters, or we call them bases: A, C, G and T. How many are there in the human genome? Three billion. Is that a big number? Well, everybody can throw around big numbers. But in fact, if I were to place one base on each pixel of this 1280x800-resolution screen, we would need 3,000 screens to take a look at the genome. So it's really quite big.
И най-вероятно заради размера, група хора -- между другото, всички със Y хромозоми -- решиха че искат да го секвенират (определят структурата). (Смях) И така, 15 години и 4 милиарда долара по-късно, генома бе секвениран и публикуван. През 2003 година, публикуваха последната версия и продължиха да работят по нея. Всичко това беше направено на машина като тази. Струва около долар за всяка база и е много бавно.
And perhaps because of its size, a group of people -- all, by the way, with Y chromosomes -- decided they would want to sequence it. (Laughter) And so 15 years, actually, and about four billion dollars later, the genome was sequenced and published. In 2003, the final version was published, and they keep working on it. That was all done on a machine like this. It costs about a dollar for each base -- a very slow way of doing it.
Е приятели, аз съм тук да ви кажа, че света напълно се е променил, а никой от вас не знае за това. Днес ние вземаме един геном, правим около 50 копия, разделяме ги на части по около 50 бази и паралелно ги секвенираме. После обработваме данните и получаваме цялата картинка. Само за да придобиете представа: проекта за човешкия геном: 3 гигабази. Едно пускане на тези машини: 200 гигабази за седмица. И това 200 ще се превърне във 600 това лято, като няма признаци темпото да се забави. Цената за секвенирането на една база падна около 100 милиона пъти. Това е все едно да заредите колата си с бензин през 1998, да изчакате до 2011, и сега да карате до Юпитер и обратно два пъти.
Well, folks, I'm here to tell you that the world has completely changed, and none of you know about it. So now what we do is take a genome, we make maybe 50 copies of it, we cut all those copies up into little 50-base reads, and then we sequence them, massively parallel. Then we bring that into software and reassemble it, and tell you what the story is. So to give you a picture of what this looks like, the Human Genome Project: 3 gigabases, right? One run on one of these modern machines: 200 gigabases in a week. And that 200 is going to change to 600 this summer, and there's no sign of this pace slowing. The price of a base, to sequence a base, has fallen 100 million times. That's the equivalent of you filling up your car with gas in 1998, waiting until 2011, and now you can drive to Jupiter and back twice.
(Смях)
(Laughter)
Световното население, броя на персоналните компютри, цялата медицинска литература, Закона на Мур, стария начин на секвениране, и тук е новия метод. Хора, това е логаритмична зависимост; обикновено графиките не нарастват така. Световния капацитет за секвениране на геноми е около 50 000 -- 100 000 генома годишно. Това е на база на броя на машините, които се инсталират Този капацитет ще се удвоява, утроява или учетворява, всяка година във видимото бъдеще. Всъщност, има една конкретна лаборатория, която представлява 20 процента от този капацитет. Това е Пекинския Геномен Институт. Между другото, китайците печелят без конкуренция надпреварата до новата Луна. Какво означава това за медицината?
World population, PC placements, the archive of all of medical literature, Moore's law, the old way of sequencing, and here's all the new stuff. Guys, this is a long scale; you don't typically see lines that go up like that. So the worldwide capacity to sequence human genomes is something like 50,000 to 100,000 human genomes this year. We know this based on the machines that are being placed. This is expected to double, triple or maybe quadruple year over year for the foreseeable future. In fact, there's one lab in particular that represents 20 percent of all that capacity: It's called the Beijing Genomics Institute. The Chinese are absolutely winning this race to the new Moon, by the way. What does this mean for medicine?
Да вземем жена на 37 години. Диагностицирана е с втора степен естроген приемащ рак на гърдата. Лекуват я чрез хириругия, химиотерапия и радиация. Пускат я да се прибере. Две години по-късно, тя се връща със трета степен рак на яйчниците. За нещастие, отново я лекуват със хирургия и химиотерапия. Връща се след 3 години, вече на 42, отново със рак на яйчниците -- още химиотерапия. Шест месеца по-късно, тя се връща с остра миелоидна левкемия. Получава дихателна недостатъчност и умира след осем дни.
So a woman, age 37, presents with stage 2 estrogen receptor-positive breast cancer. She is treated with surgery, chemotherapy and radiation. She goes home. Two years later, she comes back with stage 3C ovarian cancer, unfortunately; treated again with surgery and chemotherapy. She comes back three years later at age 42 with more ovarian cancer, more chemotherapy. Six months later, she comes back with acute myeloid leukemia. She goes into respiratory failure and dies eight days later.
Първо, начина по който е лекувана тази жена след по-малко от 10 години, ще изглежда като кръвопускане. И това е благодарение на хора като моя колега, Рик Уилсън, от Геномния Институт на Вашингтонския Университет, който решил да прегледа аутопсията на жената. Той секвенирал здрави клетки от кожата и костен мозък заразен с рак, и секвенирал и двете проби, за няколко седмици -- нищо работа. След това с помощта на софтуер сравнил двата генома, и открил, сред куп други неща, едно заличаване на 2000 бази, сред другите три милиарда бази на един специален ген -- ТР53. Ако имате такава вредна мутация в този ген сте 90 процента по-склонни да развиете рак.
So first: the way in which this woman was treated, in as little as 10 years, will look like bloodletting. And it's because of people like my colleague, Rick Wilson, at the Genome Institute at Washington University, who decided to take a look at this woman postmortem. And he took skin cells, healthy skin and cancerous bone marrow, and sequenced the whole genomes of both of them in a couple of weeks, no big deal. Then he compared those two genomes in software, and what he found, among other things, was a deletion -- a 2,000-base deletion across three billion bases in a particular gene called TP53. If you have this deleterious mutation in this gene, you're 90 percent likely to get cancer in your life.
За нещастие, това не помогнало на тази жена, но има големи, дори бих казал огромни последствия за нейното семейство. Имам предвид, ако имат същата мутация и си направят този генетичен тест и го знаят, тогава те могат да се преглеждат по-често и да диагностицират рака по-рано и по този начин да живеят доста по-дълго.
So unfortunately, this doesn't help this woman, but it does have severe -- profound, if you will -- implications to her family. I mean, if they have the same mutation, and they get this genetic test and they understand it, then they can get regular screens and can catch cancer early, and potentially live a significantly longer life.
Нека ви запозная с близнаците от семейство Биъри, диагностицирани с церебрална парализа, когато са били на 2 години. Тяхната майка е една много смела жена, която забелязала, че симптомите не пасват и чрез геройски усилия, и много търсене в Интернет, успяла да убеди медицинската общност, че всъщност децата й са болни от друго. Те всъщност имали допа-отзвичива дистония. Предписали им Л-допа и симптомите им затихнали, но те били напълно асимптоматични. Много от тежките симптоми останали.
Let me introduce you to the Beery twins, diagnosed with cerebral palsy at the age of two. Their mom is a very brave woman who didn't believe it; the symptoms weren't matching up. And through some heroic efforts and a lot of Internet searching, she was able to convince the medical community that, in fact, they had something else. They had dopa-responsive dystonia. And so they were given L-Dopa, and their symptoms did improve, but they weren't totally asymptomatic. Significant problems remained.
Господинът на тази снимка -- Джо Биъри, имал късмета да е ръководител на отдела за иновации в една компания, наречена Life Technologies. Те са една от двете компании, които правят уреди за цялостно геномно секвениране. И той решил да изследва децата си. И те открили серия мутации в гена SPR, който освен всичко останало е отговорен и за производството на серотонин. Така освен Л-допа, те дали на децата и медикаменти за производство на серотонин, и в момента те са практически нормални. Това никога нямаше да се случи без цялостно геномно секвениране. И по онова време, преди няколко години, това струваше 100 000 долара. Днес струва 10 000, догодина -- 1000. По-следващата 100 долара, може би и по-рано. Нещата се развиват с такива темпове.
Turns out the gentleman in this picture is a guy named Joe Beery, who was lucky enough to be the CIO of a company called Life Technologies. They're one of two companies that makes these massive whole-genome sequencing tools. And so he got his kids sequenced. What they found was a series of mutations in a gene called SPR, which is responsible for producing serotonin, among other things. So on top of L-Dopa, they gave these kids a serotonin precursor drug, and they're effectively normal now. Guys, this would never have happened without whole-genome sequencing. At the time -- this was a few years ago -- it cost $100,000. Today it's $10,000, next year, $1,000, the year after, $100, give or take a year. That's how fast this is moving.
Това е малкия Ник -- той обича Батман и водни пистолетчета. Един ден Ник се появява в педиатрията с издут корем, като на жертва на глад. И той се храни нормално, но когато се храни, неговите черва се отварят и фекалии се изливат в корема му. И след стотина операции, той се обръща към майка си и казва: "Мамо, моля те моли се за мен. Толкова много ме боли." Неговия педиатър случайно има познания по клинична генетика, но няма никаква представа какво се случва, и предлага: "Хайде да секвенираме генома на това дете." И те откриват една единствена мутация, в един ген, отговарящ за контролираната смърт на клетките. На теория, момчето получава имунна реакция, практически към храната, и тази реакция причинява програмираната смърт на клетките. Но гена, който регулира този процес е повреден. И това изисква, освен ред други неща, трансплантация на костен мозък, която те предприемат. И след девет месеца диета и възстановяване, детето сега яде стек със сос.
So here's little Nick -- likes Batman and squirt guns. And it turns out Nick shows up at the children's hospital with this distended belly, like a famine victim. And it's not that he's not eating; it's that when he eats, his intestine basically opens up and feces spill out into his gut. So a hundred surgeries later, he looks at his mom and says, "Mom, please pray for me. I'm in so much pain." His pediatrician happens to have a background in clinical genetics and he has no idea what's going on, but he says, "Let's get this kid's genome sequenced." And what they find is a single-point mutation in a gene responsible for controlling programmed cell death. So the theory is that he's having some immunological reaction to what's going on -- to the food, essentially. And that's a natural reaction, which causes some programmed cell death, but the gene that regulates that down is broken. And so this informs, among other things, of course, a treatment for bone marrow transplant, which he undertakes. And after nine months of grueling recovery, he's now eating steak with A1 sauce.
(Смях)
(Laughter)
Възможността да използваме генома за универсална диагностика стои пред нас днес. Това е реалността днес. Това означава, че всеки един в тази стая може да живее 5, 10, 20 години повече, само заради тази възможност. Което звучи фантастично, ако не вземате предвид влиянието на човечеството върху планетата и нашата способност да поддържаме производството на храна. Оказва се, че същата технология се използва за разработването на нови видове царевица, жито, соя и други растения, които са устойчиви на суша, наводнения, вредители и пестициди. Вижте, докато продължаваме да увеличаваме населението, ще трябва да продължаваме да ядем генетически модифицирани храни, и това е мнението ми по този въпрос днес. Освен ако някой от публиката не иска да спре да се храни? Никой, нито един.
The prospect of using the genome as a universal diagnostic is upon us today. Today. It's here. And what it means for all of us is that everybody in this room could live an extra 5, 10, 20 years, just because of this one thing. Which is a fantastic story, unless you think about humanity's footprint on the planet, and our ability to keep up food production. So it turns out that the very same technology is also being used to grow new lines of corn, wheat, soybean and other crops that are highly tolerant of drought, of flood, of pests and pesticides. Now, look -- as long as we continue to increase the population, we'll have to continue to grow and eat genetically modified foods. And that's the only position I'll take today. Unless there's anybody in the audience who'd like to volunteer to stop eating?
Това е пишеща машина,
None, not one.
която е била неизменно на всяко бюро за десетилетия. И тя е била изместена от това. И след това по-добри версии на машини за обработка на текст. Но, в края на краищата, това е революция след революция. Боб Меткалф, който изобретил етернет мрежата и свързал всички компютри заедно, е човека който промени всичко из основи. И изведнъж получихме Netscape и Yahoo както и целия дот ком балон. (Смях) Няма място за паника, на помощ веднага дойдоха iPod, Facebook и играта "Сърдити пилета." (Смях)
This is a typewriter, a staple of every desktop for decades. And, in fact, the typewriter was essentially deleted by this thing. And then more general versions of word processors came about. But ultimately, it was a disruption on top of a disruption. It was Bob Metcalfe inventing the Ethernet, and the connection of all these computers that fundamentally changed everything. Suddenly we had Netscape, we had Yahoo. And we had, indeed, the entire dot-com bubble. (Laughter) Not to worry though, that was quickly rescued by the iPod, Facebook and, indeed, Angry Birds. (Laughter)
Вижте, ние се намираме тук днес. Това е геномната революция. Ние сме тук. Искам да се замислите: Какво ще се случи, когато тези точки не са отделните бази на вашия геном, а свързаните геноми на цялата планета? Наскоро си направих застраховка "живот". И там имаше въпрос: А. Никога не съм си правил генетичен тест. Б. Правил съм си, ето резултатите... и В. Правил съм си, но няма да ви дам резултатите. За щастие, отговорих А, и го заявявам, в случай че застрахователния ми агент слуша. Но какво щеше да се случи ако бях отговорил с В?
Look, this is where we are today. This is the genomic revolution today. This is where we are. What I'd like you to consider is: What does it mean when these dots don't represent the individual bases of your genome, but they connect to genomes all across the planet? I just recently had to buy life insurance, and I was required to answer: A. I have never had a genetic test; B. I've had one, here you go; or C. I've had one and I'm not telling. Thankfully, I was able to answer A, and I say that honestly, in case my life insurance agent is listening.
Потребителските приложения за геномика ще процъфтят. Искате ли да разберете дали сте геномно съвместими с вашата приятелка? Със сигурност. ДНК секвениране на вашия iPhone? Имаме програма за това. (Смях)
But what would have happened if I had said C? Consumer applications for genomics will flourish. Do you want to see if you're genetically compatible with your girlfriend? DNA sequencing on your iPhone? There's an app for that.
Индивидуален геномен масаж за някой? Вече съществува лаборатория, която прави изследвания за алел 334 от гена AVPR1, по-известен като гена на изневярата. Така че всеки, който е тук с половинката си, обърнете се към тях и вземете малка проба от устата, изпратете я в лабораторията и ще знаете със сигурност. (Смях) Искате ли да изберете президент, чийто геном показва, че ще страда от кардиомиопатия? Представете си, 2016 година е и президентския кандидат оповестява не само данъчните си извлечения, но и личния геном. И той изглежда много добре. И после тя предизвиква и конкурентите си да направят същото. Мислите ли, че няма да се случи? А дали щеше да помогне на Джон МакКейн?
(Laughter) Personalized genomic massage, anyone? There's already a lab today that tests for allele 334 of the AVPR1 gene, the so-called cheating gene. (Laughter) So anybody who's here today with your significant other, just turn over to them, swab their mouth, send it to the lab and you'll know for sure. (Laughter) Do you really want to elect a president whose genome suggests cardiomyopathy? Think of it -- it's 2016, and the leading candidate releases not only her four years of back-tax returns, but also her personal genome. And it looks really good. Then she challenges all her competitors to do the same. Do you think that's not going to happen?
(Смях)
Do you think it would have helped John McCain?
Колко души в публиката имат фамилия Ресник като моята? Вдигнете ръце. Някой? Никой. Обикновено има един-двама. Моят дядо е един от 10-тината братя Ресник. Те се мразели един друг. И се пръснали по всички краищата на планетата. Така че най-вероятно съм роднина на всеки Ресник, когото срещна, но не го знам със сигурност. Представете си, че генома ми беше секвентиран и вкаран в програма, и генома на мой трети братовчед също е там, и софтуера може да ги сравни и да направи асоциацията. Не е трудно. Моята компания има софтуер, който може да го направи веднага. Сега си представете следното, че софтуера може да вземе съгласие от двете страни: "Бихте ли искали да се запознаете с третия си братовчед?" И ако и двамата се съгласим, готово! Добре дошли в "хромозомно свързани".
(Laughter) How many people in the audience have the last name Resnick, like me? Raise your hand. Anybody? Nobody. Typically, there's one or two. So my father's father was one of 10 Resnick brothers. They all hated each other, and all moved to different parts of the planet. So it's likely I'm related to every Resnick that I ever meet, but I don't know. So imagine if my genome were De-identified, sitting in software, And a third cousin's genome was also sitting there, and there was software that could compare the two and make these associations. Not hard to imagine. My company has software that does this right now. Imagine one more thing, that that software is able to ask both parties for mutual consent: "Would you be willing to meet your third cousin?" And if we both say yes -- voilà! Welcome to Chromosomally LinkedIn.
(Смях)
(Laughter)
Най-вероятно това е хубаво, нали? По-големи семейни срещи и така нататък. Но може и да е лошо. Колко бащи има в публиката? Вдигнете ръце. Добре, експертите твърдят, че 1 до 3 процента от вас не са бащи на децата си. (Смях) Вижте ...
Now this is probably a good thing, right? Bigger clan gatherings and so on. But maybe it's a bad thing as well. How many fathers in the room? Raise your hands. OK, so experts think that one to three percent of you are not actually the father of your child. (Laughter) Look --
(Смях)
(Laughter)
Тези геноми, тези 23 хромозоми, по никакъв начин не определят качествата на нашите взаимоотношения, или същността на нашите общества, поне все още не. И като всяка нова технология, зависи от нас да я използваме за подобряване на човечеството, или обратно. Така че ви приканвам да се събудите и да се включите в геномната революция, която е навсякъде около вас.
These genomes, these 23 chromosomes, they don't in any way represent the quality of our relationships or the nature of our society -- at least not yet. And like any new technology, it's really in humanity's hands to wield it for the betterment of mankind or not. And so I urge you all to wake up and to tune in
Благодаря ви.
and to influence the genomic revolution that's happening all around you.
Thank you.
(Аплодисменти)
(Applause)