盧煜明：與藝術結合的科學更有想像力 | 未來科學大獎獲獎人專題

「我認為做研究就好像是旅行，去到一個從未有人涉足的地方。這事實上是一個作為科學家的優勢，因為我們可以有機會看到一些別人從未見過的東西，這是很令人激動的。楊萬里的詩《庚子正月五日曉過大皋渡》描繪了這樣一個情景，是說我們坐著渡船去尋找一個小村莊，但是視野被霧籠罩，只能憑雞鳴狗吠之聲辯明前方村落所在。當我們最終到達目的地的時候，渡船上積滿了厚厚的霜，我在雪白的船板上踏上了第一行腳印。因此，作為科學家，我們都希望能夠在自己的科研領域留下第一個腳印，在科學的歷史上寫上新的一頁。」——盧煜明

2016未來科學大獎生命科學獎獲獎者盧煜明，在接收鳳凰衛視採訪的時候說了上述一段話，將科學研究描述得這麼詩意還是第一次聽到。

盧煜明家中掛著楊萬里的詩《庚子正月五日曉過大皋渡》，圖片來自鳳凰衛視

▍詩意科學路

盧煜明是典型的學霸，先在劍橋大學學習基礎醫學。1986年畢業後，他又進入牛津大學攻讀內外全科醫學學位，之後在牛津分別獲得哲學博士和醫學博士。可能和他的家庭和成長經歷有關，這個雙料博士還是一個喜歡藝術的文藝男神。盧煜明出生在一個典型的嚴父慈母的中國式家庭。父親是精神科醫生（香港青山醫院前院長盧懷海），母親是音樂老師，他還有一位弟弟。盧爸爸雖然平時自己工作很忙，但仍然對兩個兒子嚴格管教。

盧爸爸要做會議發言的綵排時，會讓兒子們當聽眾，甚至會讓小盧煜明給他準備幻燈片。盧煜明簡直就是在院長級別的醫學講習中長大的。盧爸爸還鼓勵小盧煜明多畫畫，因為這是醫學學習的基礎。他經常說，一幅畫作勝過千言萬語（A Picture is worth a thousand words）。盧媽媽則擅長鋼琴和聲樂，也會把自己的技能向兩個孩子傾授。不過似乎盧弟弟對鋼琴更加熱情，也學得更好。

盧煜明對音樂則愛恨交加，最終卻找到了音樂的另一個點——創造。「我遇到問題有我自己的解決方式。光學彈琴，我覺得很無聊的，但如果設計一種演奏方法，我可能會更感興趣。」少年時期的盧煜明總是對科學的世界保有無窮好奇心，特別喜歡閱讀《國家地理》、《科學美國人》、《Discovery》等雜誌，跟著文章一起思考，要是發現自己的想法能和專家們重合，那可要興奮死了。  

▍PCR改變了他的人生也改變了世界 

          在科學和藝術的雙重熏陶下長大的盧煜明選擇了劍橋，花了兩年時間完成醫學預科課程，第三年研究基因克隆。後來在牛津接受臨床訓練期間，他還抽空去兩位教授的實驗室工作。就是在那裡，他聽到年輕研究員John Bell解釋當時的高新科技PCR(聚合酶鏈式反應,其最大特點是能將微量的DNA大幅增加)，說這門技術將給生物醫學界帶來一場大革命。

圖片來自鳳凰衛視

PCR一下子點燃了盧煜明的探索欲，他馬上向Bell請教並開始實驗。但1987年的PCR技術還很青澀，他們的實驗出現了很多假陽性，結果被嘲笑了。但他馬上又有了一個更「可笑」的點子：1969年曾有人檢測到孕婦的血液中有胎兒的細胞，那為什麼不用來做產前診斷？

「胎兒掉到母體里的細胞才多少？簡直大海撈針啊！」 面對嘲笑他很不服氣，因為那時的產前診斷仍依賴血清學檢查，但檢出率只有70%；或者通過羊膜腔穿刺，卻要承擔 0.5% 的流產風險。所以盧煜明仍然不願放棄這個極具應用前景的想法，絞盡腦汁要想出來如何驗證。沒想到在一個飯局上聽同事談論生男生女的問題時，他突發奇想：如果孕婦懷的是男孩，那她的血液中就應該有含 Y 染色體的細胞。換言之，要是在孕婦身上檢測到 Y 染色體上的序列，那這些序列一定來自胎兒。 

他馬上著手用PCR來檢測這些Y序列，果然有！測試了19名孕婦，其中12名孕婦的外周血中檢測到了Y染色體特異的序列，最後都產下男孩；而另外7名未檢測到這Y列的孕婦都生了女孩。這個發現被刊登在1989年的《柳葉刀》上。這個小成果讓他來了勁，繼續攻讀牛津的 PhD。他想把這門技術用於臨床。但前期的實驗結果如同別人嘲笑的一樣，孕婦血循環中的胎兒細胞真的太少了。他們做不出，假陽性很多，別人做也一樣。從此，他開始了捕捉胎兒細胞的漫漫征途。 

不過這期間有一件很幸福的事情，他在朋友的介紹下遇見了靈魂伴侶黃小玲（Alice）。黃小玲是他那段曠日持久的探索中精神與生活的陪伴。她開朗明媚，舉止優雅，也和他一樣對科學充滿熱情，喜歡探索未知。「和她交談總能帶來新的視角，新的理解。」

盧煜明與妻子黃小玲

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盧煜明漫長的捕捉胎兒細胞的探索一直持續到1996年，那個夏天真的很煎熬，再測不出來就要放棄，換個方向了。但幸好9月突然遇到了轉機。《Nature Medicine》發表的兩篇文章報道了在癌症患者的血漿中檢測到腫瘤的DNA。盧煜明豐富的想像力再次開始發揮作用，腫瘤和胎兒不是一樣的嗎？腫瘤和胎兒都要靠患者/母體的營養來生存，一定有互相溝通的渠道……不得不承認，盧煜明的想像力真的很豐富。

他覺得，腫瘤都能向血漿中釋放足夠的DNA 被檢測到，為什麼一個 8 磅大的胎兒就不能？如何將微量的胎兒DNA從母體血漿中提取出來，是盧煜明接下來研究的重點。當時盧煜明並沒什麼資金，只能用一些很便宜的方法。來自香港的盧煜明因為吃不慣英國的「黑暗料理」，在宿舍自己煮速食麵。麵餅在沸水中翻滾的那一剎那讓盧煜明找到了靈感：如果把孕婦的血漿拿去煮一煮，會發生什麼呢？

要知道，血液由血漿和血細胞組成，血漿的90%是水，是運載血細胞和運輸代謝廢物的主要媒介。一般來說，拿血液出來做實驗的第一個步驟，就是把血漿丟掉，去研究血細胞，所以鮮有科學家想到要去血漿里尋找DNA。但用煮麵的方法這麼一煮，盧煜明發現，在母親的血漿裡面，胎兒DNA的濃度是10%！是血細胞里胎兒DNA濃度的是十萬倍！盧煜明陷入狂喜，他甚至不敢相信自己的眼睛，「怎麼都沒想到，做了八年都沒有結果，是因為一直在錯誤的地方尋找想要的東西」。

圖片來自氧分子網

在母體血漿中檢測到胎兒DNA只是研究的第一步，善於思考的盧煜明繼續通過當時先進的實時定量熒光PCR(Rreal-time PCR)技術繼續研究了孕婦血漿中胎兒遊離DNA的含量、片段大小、半衰期等特點，並成功利用胎兒遊離DNA解決了一些簡單的臨床問題，比如檢測胎兒的性別(因為有些遺傳病是跟性別有關的)、胎兒的血型等。

這一年，柳暗花明，煮速食麵煮出了名堂，篇名為「Presence of fetal DNA in maternal plasma and serum（母體血漿和血清中存在胎兒DNA）」的文章很快發表在《柳葉刀》上。

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如何利用孕婦血漿中的胎兒遊離DNA檢測唐氏綜合征等染色體疾病，是盧煜明接下來一直思考及研究的重點。對胎兒性別、胎兒血型的檢測，屬於DNA的定性檢測，也就是判斷有或無，相對簡單;而唐氏綜合征的檢測卻是DNA的定量檢測，也就是判斷多或少，這是有一定難度的。

以唐氏綜合征為例，生過孩子的人肯定知道「唐篩」，這是產檢中至關重要的一步，「篩」的是胎兒是否存在染色體異常的情況。唐氏綜合征這種先天性疾病目前並沒有有效的治療方法。為了確認胎兒的健康，准媽媽們要通過抽羊水的方法做檢測。但是把針刺進子宮裡去抽羊水，又有0.5%的流產風險。

即使是0.5%的風險，也會讓無數准媽媽和婦產科醫生們進退兩難。尤其是胎兒患唐氏綜合征概率較高的一個群體往往是高齡產婦，產檢中萬一胎兒受到什麼危害，再懷孕也更為艱難。

盧煜明首先嘗試數字PCR技術檢測孕婦血漿中的總DNA並通過一定演算法判斷胎兒是否患有唐氏綜合征，研究成果於2007年發表，但是數字PCR技術的準確性也不是很好，最好的方法應該是採用NGS技術 。NGS（下一代測序技術，能一次並行對幾十萬到幾百萬條DNA分子進行序列讀取）。

盧煜明與當時正在研究將NGS用於染色體疾病的檢測的亞太區測序部門總監周代星博士合作，兩人於2008年完成了無創DNA產前檢測(NIPT)檢測技術的初步驗證，該技術除了杜絕讓人糾結的「0.5%」的風險，還有一個好處就是可以更早地進行產檢，在母親懷孕第十周的時候就可以知道胎兒的健康情況，比抽羊水可以早進行6-8周。而就準確率而論，以唐氏綜合征為例，無創產檢技術的準確率是99.7%。至此，盧煜明成為「無創產前檢測之父」。

▍從《哈利·波特》到胎兒全基因組圖譜

基於胎兒遊離DNA的NIPT檢測成功應用於臨床檢測後，「接下來還有什麼可以做?能否將整個胎兒的基因圖譜做出來?」善於鑽研，永不止步，就是對盧煜明教授的最好詮釋。

人類基因圖譜有60億個密碼，盧煜明教授剛開始並不知道怎麼做。2009年夏的一天，盧教授為了散心，與太太一同走進影院觀看最新上映的3D大片《哈利·波特與混血王子》。當片頭中「Harry」的「H」從屏幕緩緩飄出時，像閃電似的一下子擊中了盧教授。「H」，形似DNA雙螺旋結構，讓他想起一個眾所周知卻一直被忽視的點：孩子的遺傳物質來自雙方父母，因此可以用父母的基因組數據作為藍本，將胎兒的DNA碎片連接起來 。這一剎那的頓悟宛如夏夜驚雷，為胎兒全基因組圖譜的繪製打開了一條全新的途徑。

圖片來自氧分子網

很快，2010年底，盧教授帶領的團隊與合作多年的美國科學家Charles Cantor一起，首次在孕婦外周血漿中獲得了胎兒的全基因組圖譜。2010 年 12 月的《Science Translational Medicine》上刊登了胎兒的全基因組圖譜( Sci Transl Med. 2010, 2(61).61-69. | 測序深度和基因組中的 GC 含量)。

染色體示意圖（外環）由pter-qter 順時針排列（著絲粒為黃色）。其他（由外到內）：GC 含量（綠；範圍：30-55%），總測序深度（紅；每 SNP 40-100 reads），胎兒特異性讀取測序深度（藍；每 SNP 1-8 reads）。 圖片來自解螺旋網。

▍未來科學大獎為什麼青睞盧煜明？

盧煜明教授劃時代意義的胎兒遊離DNA的發現，加上NGS技術的發展，催生了NIPT的不斷研究及臨床轉化，有望在將來改變遺傳疾病的診療方式。新的科學發現結合新的技術，帶動整個產業革新。正是因為盧煜明為推動人類健康事業發展做出的卓越貢獻。2016年9月19日，未來科學大獎召開新聞發布會宣布，盧煜明榮獲首屆未來科學大獎生命科學獎，獎金100萬美元。

消息一出，數十家媒體報道，甚至連香港特區行政長官梁振英都在個人網頁上表示了關注。

圖片來自氧分子網

當盧煜明接到獲獎的電話時，他停頓了4秒，說「這真的太突然了」。「我在這個領域做了20年了。開始人們認為我這種方法不大可能有實用價值。我真心感謝科學獎委員會肯定我們團隊的工作。但是這不是我個人的工作，是團隊的工作，感謝我的學生和同事，我1997年回香港時，Rosa Chiu 和Alan Chan像我的兄弟姐妹一樣。我也很幸運，亞洲對科學的興趣也在增長，希望更多的人會做科學，希望大家認為科學的未來在中國，更多的天才青年會站在這裡，對世界產生影響。謝謝！」 

北京生命科學研究所所長、未來科學大獎科學委員會成員王曉東在宣讀頒獎理由時表示，科學委員會認為，「第一屆未來科學大獎生命科學獎，沒有一個比盧教授這個發現對我們的未來有更大的影響。」王曉東給出了一組數字，僅在中國，現在每年都有超過100萬孕婦在做這樣的檢查，全世界有超過90個國家，在使用基於盧教授這個科學發現的檢查。

內容來源:

1.解螺旋，原標題《諾獎熱門人物 | 盧煜明和他的詩意人生》。

2.氧分子網，原標題《首屆未來科學大獎得主盧煜明：會魔法的除了哈利波特還有科學家》。

3.鳳凰衛視，《名人面對面欄目》原標題《盧煜明：一次煮麵引發的「血案」 無創產前基因檢測被攻克》。

4.知識分子，原標題《專訪未來科學大獎得主盧煜明、薛其坤》。

5.鳳凰衛視，《領航者》欄目，原標題《盧煜明：煮泡麵成就的全球無創產檢之父》

6. 東南網，原標題《NIPT之父盧煜明教授：未來科學大獎背後的漫漫科研路》

編輯、排版張耀峰