从挂科被开除到成为基因组学“教父”，他天生就是一位天马行空的科学家

身高1米95，眼睛是不同寻常的绿色，一头银发和满脸的络腮胡，这样粗犷而又有个性的形象，很难让人把他与科学家联系在一起。

而这样的一个人，却接连突破人类对于基因组学的认知边界：1985年，由他开创的基因组测序方法拉开了个人基因组研究的时代；2013年，他与张锋率先实现了对哺乳动物和人类细胞的CRISPR基因编辑；2015年，由他领导的团队成功将猛犸象基因复制到了一头亚洲象的基因组中，距离他复活猛犸象的梦想越来越近；2022年，他成功逆转了小鼠的寿命和衰老，或许未来返老还童不是梦。

他，就是 George Church。

George Church 做的研究总是天马行空，充满想象力，是一般科学家不愿轻易触及的领域，而更为难得的是，他总能够化腐朽为神奇，在不可能中创造全新的可能。

人最终能够逆转衰老吗？George Church 试图破译衰老的最终密码。

2023年，George Church 旗下公司 Rejuvenate Bio 发表研究，指出衰老的特征是细胞过程的慢性失调，导致组织和器官功能恶化。尽管目前无法预防衰老，但通过干预措施使这些细胞恢复最佳功能，可以尽量减少其对老年人寿命和健康寿命的影响。

George Church 在基因编辑领域颇有成就，但近两年，他把基因相关的研究投射到了抗衰老领域。

2019年，George Church 在 PNAS 上发表论文，研究团队开发了一种基于三个长寿相关基因（FGF21、αKlotho、sTGFβR2）的基因疗法，并测试了它们对四种年龄相关疾病（肥胖、2型糖尿病、心力衰竭和肾功能衰竭）的治疗效果。研究结果表明，这组基因疗法对这四种疾病都有显著的治疗效果。

2022年，George Church 与美国罗格斯大学朱桦教授等人合作，在 PNAS 上发表研究，使用巨细胞病毒（CMV）作为基因递送载体，通过鼻内吸入或注射的方式，对小鼠进行 TERT 基因治疗或 FST 基因治疗，都能够显著改善健康衰老相关生物标志物，将小鼠寿命延长约40%，而且没有增加致癌性的等副作用。在124周高龄小鼠中，通过系统递送的AAV病毒编码可诱导的OSK系统，与野生型对照组相比，这些高龄小鼠中位数寿命延长了109%。

该研究的三位共同通讯作者：朱桦（左）、George Church（中）、Elizabeth Parrish（右）

这几项研究也是 George Church  众多天马行空研究中的几项，作为基因组学教父级的人物，他似乎总有在科学领域化腐朽为神奇的能力。

如果人类在未来真的能够逆转衰老，那我们有理由相信，带领人们走向抗衰老大门的那个人或许就是 George Church 。

我们对 George Church 的印象是一位杰出的科学家，不过他成为大科学家之路却是一波三折。

1954年8月28日，George Church 出生于佛罗里达坦帕市附近的麦克迪尔空军基地。与其他早早便展现出惊人天赋的科学家不同，小时候的他可能显得不那么聪明，一部分原因出在阅读上。

很小的时候，George Church 便发现自己在阅读方面速度很慢，阅读时字像会跑动一般，无法专注阅读比起文字，他对图片的专注度会更高。在他十几岁的时候，获得临床心理学博士学位的母亲对他进行了测试，并最终诊断出他有阅读障碍。

从八年级起，George Church 就被安排去参加阅读补习课。在他印象中这些课程似乎没什么条理，并且周围有很多的文盲和阅读障碍者，因此最终也没有什么成效。不过他也因祸得福，对文字阅读困难的他对于阅读图片却有着惊人的天赋，因此他在STEM科目上表现亮眼。

在十几岁的时候，George Church 就提出了一个惊人的想法：每个人都应该理所当然地对自己的基因组进行测序，即解析构成人类DNA的所有30亿对碱基。而这样一个与他年龄不相符的理想，也为他后续惊人的科研实力埋下了坚实的种子。

1972年高中毕业后，George Church 被杜克大学录取，在科学领域，他展露了自己卓越的潜能。仅在两年时间内，他就完成了所有的课业并取得了动物学和化学的学士学位。毕业之后，他选择继续在杜克大学深造，在 Sung-Hou Kim 教授的指导下使用X射线晶体学研究“转运RNA”的三维结构。

这是一项开创性的研究，George Church 对于这项研究的热爱达到了废寝忘食的地步，几乎每周都会在实验室读过100个小时。在他对科研狂热的同时，一场意外却突然降临，他发现自己被杜克大学开除了。 

由于太过专注研究，George Church 在一门课程中获得F，也因此，他被杜克大学的生物化学课程退学了。尽管被学校开除，但杜克大学还是鼓励他追求自己的研究。对于此事，他也没什么怨言，因为很快，他便以第一作者的身份发表了研究成果。他建立了一个初期的模型来解释双螺旋DNA的小沟（minor groove）和β转折蛋白在分子层级的交互反应机制，这项研究让他很快在基因组学界小有名气。

1977年，George Church 前往哈佛大学 Walter Gilbert 的实验室，并取得生化与分子生物学的博士学位，1984年博士毕业后，他短暂地加盟了Gilbert创立的公司，在这一年，他们二人一起发表了第一种直接基因组测序方法，轰动了基因组学界。

Walter Gilbert

同年，George Church 积极参与并推动了“人类基因组计划”的启动。为了顺利推动人类基因组计划落地，他不仅引入了分子多路复用和条形码标签的广泛应用理念，而且他的基因组也成为有史以来第五个被完全测序的人类基因组。   

值得一提的是，George Church 是首位将自己的医疗记录和基因组向研究人员公开的人。

1994年，他在哈佛的实验室成功将自动测序和软件技术转移给了 Genome Therapeutics 公司，这一行为促成了首个细菌基因组序列以及首个商业基因组的诞生。此外，George Church 在1995年和合作伙伴共同发明了纳米孔测序技术，如今，基于这项技术的公司牛津纳米孔技术公司已经上市。

科学狂人George Church

George Church 在学术上颇为成功，他在基因组测序、基因编辑、合成生物学，以及神经科学等领域做出杰出贡献，许多媒体因此将他尊称为“Father of Genomics”，即基因组学之父。他也是著名的Wyss研究所的创始成员之一，在商业转化方面也颇有建树，外界评价他“已经成为哈佛大学商业化最成功的科学家之一”。

更值得一提的是，George Church 还培养了一批在基因编辑领域颇有名气的人才，例如我们熟知的华人学者张锋、杨璐菡等。

除了“基因组学大神”的标签外，外界对于 George Church 最深刻的印象莫过于他是一个大胆而又疯狂的人。

George Church的遗传学实验室成员

George Church 经常鼓励自己实验室的研究人员去做两类项目，一类是有风险的但能鼓舞人心的项目，另一个是曾经有风险、但现在技术已逐渐走向成熟的项目。普通人是不做有风险的事儿，而他却恰恰相反，从不做没风险的研究。

而对于风险，George Church 曾在接受媒体采访时表示，投资医疗和投资其他科技领域的玩法不一样。投资人很清楚研究过程中的风险性。他们投资的不是产品，而是科研进步，在这个过程中确确实实地有患者被治愈。

当我们回溯 George Church 的研究生涯时，会发现他做的研究项目不仅大胆，而且很超前。

首先在基因组学领域，George Church 率先开启了个人基因组研究时代。2005年，他启动了个人基因组计划（PGP），提供了世界上唯一的开放获取的人类基因组和性状数据集。另外值得一提的是，他的团队也是第一个解决遗传密码基因组规模变化的团队。

在基因治疗、衰老和年龄逆转领域，2017年 George Church 实验室创建了基于腺相关病毒（AAV）的单组合基因疗法，“用于同时治疗多种与年龄相关的疾病”，之后，他根据此类研究成立了 Rejuvenate Bio 公司，并在2020年获得了哈佛大学技术开发办公室的全球独家许可，将其基因治疗技术商业化。   

除此之外，George Church 还做了不少灭绝动物、猛犸象复兴计划和巨型生物科学相关研究，2019年，他和 Ben Lamm 联合创立了一家名为 Colosal Biosciences 的公司，他们计划在2027年之前复活猛犸象。2022年8月，该公司宣布将复活袋狼列入计划。2023年1月31日，该公司宣布将复活渡渡鸟列入计划。

Colosal公司计划复活的三大物种

在基因组编辑领域，George Church 同样成果突出。2013年，他和张锋分别同时在 Science 期刊发表论文，首次证明CRISPR-Cas9技术可以在哺乳细胞和人类细胞中进行基因编辑。

此外，近年来大火的猪器官异种移植，很大程度上是由于 George Church 工作的推动。2015年，George Church、杨璐菡等人在 Science 期刊发表论文，利用CRISPR-Cas9基因编辑技术，敲除了猪基因组中的内源性逆转录病毒基因，从而扫清猪器官用于人体移植的重大难关，重新燃起了大家对异种器官移植的信心。同年，他们创立了异种器官移植公司 eGenesis，旨在解决全球器官移植短缺的问题。

George Church（左）、杨璐菡（右）

2023年10月11日，eGenesis 公司的研究人员在 Nature 上发表了题为：Design and testing of a humanized porcine donor for xenotransplantation（人源化猪异种移植供体的设计与试验）的研究论文。

该研究报道了将基因工程猪肾脏移植到非人灵长类动物（NHP）体内的手术设计和成功过程。研究团队对猪进行了多达69处基因编辑，包括敲除与超急性排异反应有关的聚糖抗原的合成有关的3个基因，敲入了参与调控排异反应反应的多个通路（炎症、先天免疫、凝血和补体）的7个人类基因，还敲除了猪基因组中的存在的内源性逆转录病毒。

结合免疫移植疗法，这种基因工程猪肾脏在移植后让食蟹猴存活了超过两年时间（758天），该研究显示了猪器官用于人类异种移植的前景，或进一步推动基因修饰的猪器官用于人类临床试验。

对于 George Church 科学态度和理念，我们大致可以归类为两点：

第一：永不言弃

George Church 实验室涉及的研究领域非常多，也并非每个项目都会成功结项。但在他的实验室里，没有放弃不成功的项目，即使在短时间内项目成功不了， George Church 也只会将它们归档，直到技术发展。在最坏的情况下，它们会成为灵感。

第二：合作共赢

George Church 曾将“研究”比作一个“丛林”，他认为，“要做的应该是让大家都照到阳光，而不是用你争夺来的树荫把矮小的植物挡住”，应该分享资源、共同进步。

这或许也是他始终能够在学术界“长跑”中成为引领者的秘密法则。

从一个阅读障碍者到成为科学家，从被学校开除到成为大学教授，对于George Church 来说，无论是科研还是人生，似乎远远没到绝境的时候，而这种良好的心态和对科学的执著，最终成就了这位大科学家。

参考资料：

1.A single combination gene therapy treats multiple age-related diseases.PNAS.

2.New intranasal and injectable gene therapy for healthy life extension.PNAS.

3.Gene Therapy Mediated Partial Reprogramming Extends Lifespan and Reverses Age-Related Changes in Aged Mice.biorxiv.    

4.Geneticist George Church tinkers with DNA to fight disease, create new biofuels, and perhaps even resurrect extinct species.nationalgeographic.

5.George Church.wikipedia.

6.George Church: Father of Genomics.smartkids.

7.George Church如何从“被开除”到成为哈佛“全才科学家”.动脉橙果局.

8.Xtecher 报道 | 深访哈佛医学院遗传学泰斗 George Church.奕真生物.