为庆祝华大成立24周年，并纪念薛定谔发表“生命是什么”系列演讲80周年、DNA双螺旋结构发现70周年、人类基因组完成图完成20周年，特设【生命天书：无尽的探索】专栏。本期分享者：华大生命科学研究院时空组学首席科学家陈奥
问：您是怎么与生命科学、与华大结缘的？
陈奥：其实我本来想选与信息工程、电子相关的专业，但是高三的时候发生了一件事情，改变了我的决定。那时候，我的外公得了急性胰腺炎，这是一种非常严重的疾病，五年生存率不到10%。在很多医生的帮助下，他活了下来。但这件事对那个阶段的我打击非常大，也促使我在大学本科阶段选择了生命科学专业，研究生阶段进一步选择了生物医学工程专业。我希望能贡献自己的力量，推动生命科技、医疗技术更快地发展，让更多人从中受益。
而最早听说华大，则是在高中生物课本里，当时看到华大代表中国参与了人类基因组计划，觉得挺不可思议的，也由此对华大产生了好奇和敬佩。2013年，我在硕士毕业后加入了华大，希望能够与华大一起，为生命科学领域的发展贡献力量。
问：作为时空组学技术最初的提出者，当初是怎么想到要做这一项技术研发的？
陈奥：我在华大目前主要参与了两个核心研发项目，一个是测序技术，一个是时空组学技术。华大有很好的项目管理机制，会将不同的项目分为探索项目和战略项目。当一个项目还处在探索阶段的时候，资源可能会相对比较少，但在管理上不会受到太多限制。而最初时空组学技术研发其实就属于一个探索项目，它起源于一个很小的想法。
我们的生化团队是从测序仪研发一路走过来的，也曾负责单细胞测序技术的探索。正是在单细胞测序技术不断延伸的过程中，我们想到，是不是可以把细胞和组织直接与芯片进行结合，这样我们就不仅能够了解每个细胞的分子信息，同时还能获得它的空间位置信息。
当我们向华大集团董事长汪建老师和华大生命科学研究院徐讯院长汇报这个想法，提出我们有可能研发出一个全世界此前还没有办法实现的技术时，他们认为可以干，而且给了初创团队非常大力的支持。于是，我们就从最初的原理验证开始，启动了时空组学技术的一步步探索。最终，在大家的共同努力下，这样一个小小的想法变成了现实。目前，时空组学技术也已经由探索项目转变成了战略项目，并在不远的将来实现产业转化。
问：您认为时空组学技术将如何推动我们对生命的认知？
陈奥：华大的时空组学技术Stereo-seq是一项同时具备高精准、大视场的空间转录组技术，将认识生命的分辨率推进到了500纳米的亚细胞尺度，相比过去同类技术，分辨率提升了40,000倍。实际上，目前它已在胚胎发育、脑科学、器官再生、疾病等生命科学的各个研究领域体现出了一定价值。
比如，从数字病理的角度，过去由于技术手段的局限，我们无法对肿瘤患者进行特别精准的分层管理，而通过时空组学技术，我们有望对肿瘤患者的每个肿瘤细胞及其所处环境进行多组学、多模态的解析，进而知道使用什么药物或者手段进行治疗能得到最好的效果。
胚胎发育方面，我们通过时空组学技术全面了解了小鼠胚胎内器官发育和形成的细胞演变过程。若使用以往的技术开展这项研究，需要开展上万次实验才能绘制出如此完整、精细的细胞图谱。这个成果在去年以封面文章形式发表在《细胞》杂志上。
脑科学方面，我们与中国科学院脑智卓越中心等团队合作，基于时空组学技术对猕猴大脑皮层细胞图谱进行了解析，发现了大量以前基于图像检测无法发现的全新信息，这对我们解读灵长类甚至是人类大脑的结构和功能都是具有里程碑式意义的。这个成果在今年7月发表在《细胞》杂志上。
未来，当研究了小鼠、猕猴以及人类大脑的演化后，我们就能够大概推导出每个器官在演化过程中发生了什么变化。也许，我们还能推测出人类演化的下一个阶段是什么样的。虽然这可能比较开脑洞，但我希望时空组学能够给人类认知生命带来新的见解。
问：一群年轻人从零开始，研发出了具有全球领先性的时空组学技术，除自身的努力以外，您认为华大独特的人才培养和发展模式在其中发挥了什么作用？
陈奥：华大的育人模式，最核心的是愿意给年轻人更多的机会。为什么像我们这样一群二三十岁的年轻人，能够将一些最初可能是“异想天开”的东西变成现实？我认为主要归功于华大创新的育人模式。
华大鼓励所有有想法的人，一步步验证自己的想法，并将其转化为具体的成果。不仅是我们自己，我们所带领的团队是一群更年轻的人，我们也会去激发他们产生一些“异想天开”的想法，帮助他们实现，并且鼓励他们在内外部做一些分享。这样的机会我们得到了很多，我们也愿意把更多的机会给到团队里更年轻的小伙伴们。
另一个我认为很关键的是，时空组学技术研发是一个多学科交叉的项目，它不仅需要生化团队，还需要算法团队、硬件团队等多学科背景的人才共同协作。正是因为华大集聚了非常多来自不同领域的人才，让我们得以快速组建一个多学科交叉融合的团队，一起来实现这样的技术突破。
此外，在时空组学技术研发的过程中，我们也得到了来自华大集团各个团队的全力支持。这对于我们而言是至关重要的。因为当我们研发出一项技术之后，如何让它更好地应用于基础科研和临床，是需要不同团队一起合作拓展的。
问：您如何理解华大的使命“基因科技造福人类”的内涵？
陈奥：我觉得基因科技造福人类，其实是两件事情。首先，我们要定义什么是好的基因科技，以及我们能够怎样使用它。其次，造福人类，更多的是怎样将基因科技应用到科研或临床上。对科学家来说，就是让他们能更高效地找到以前找不到的信息，帮助其科研更上一层楼；对医生来说，是帮助他们更好地了解病人的情况，选择更好的治疗方式，让患者以成本更低、痛苦更轻的方式治疗疾病；而对普通百姓来说，就是以更便宜、更准确的技术，帮助自己了解身体处于什么状态，如何调整到一个更为健康的状态。
围绕这三个方面，我认为一个好的基因科技，的确是能够造福人类的，但前提是成本不能高，要可及且可负担。
问：基于过去二十多年的发展历程，您认为是否存在一条独特的“华大之路”？在与华大共成长的10年中，您最大的感悟又是什么？
陈奥：以前，我们在工具领域无法实现自主可控，只能先借助一些进口仪器设备，从科研角度不断积累知识；当具备一定的物质条件，相应的知识也逐渐积累起来后，我们开始追求底层工具的自主可控；现在，在完全吃透底层工具的基础上，我们可以进一步开发出世界上还没有的全新的方法和技术。
因此，我认为从工具角度，“华大之路”就是从跟跑，到并跑，再到领跑。我相信这也是中国科研的发展道路。
在与华大共同成长的这10年里，我个人最大的感悟就是：希望不是别人给的，希望是自己干出来的。也许眼前会遇见各种各样的问题，但只要目标明确，终将有一天会迎来胜利。
