Nebula Genomics——基于区块链技术的基因数据共享及分析平台

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呼噜自己的硕士专业是生物工程，虽然毕业了好几年，但还是会关注些生物技术方面的进展。今天就分享下最近了解到的基于区块链的基因测序项目。基因测序听起来与我们普通人的生活相距甚远，其实不然。很多疾病，除了外界环境因素的变化，自身的基因也有很大的因素。

先说一个老新闻：2013年，好莱坞著名影星安吉丽娜朱莉通过《纽约时报》透露：其携带有BRCA1致癌基因，有87%的几率患上乳腺癌。最终，历时3个月，切除双侧乳腺，将患乳腺癌的几率减少到了5%以下。

其实学过生物的朋友都知道，我们每个人都天生携带有原癌基因，只是绝大多数时候这些基因都处于未被激活的状态。如果能有便捷的平民化的基因测序技术，不仅能让我们对自己的身体了解更多，也能便于研究人员更有效地针对性研制某种疾病的药物。

项目背景

从2001年第一个人类基因组测序的成本为30亿美元到现在成本低于1000美元，几年后价格将下降到100美元以下。个人基因组测序很快将被广泛采用，因为它能够更好地诊断和预防疾病和个性化治疗。此外，药剂公司和生物技术公司每年花费数十亿美元来获取基因组数据。科学家们需要大量的基因组数据来识别病发原因并开展治疗方案。

然而，受到数据体量小，碎片化严重，缺乏标准和采集缓慢等障碍，基因组市场增长乏力。市场上，像23andMe和Ancestry这两大基因组市场的主导公司，一是测序费昂贵，二是生成的数据量少，对个人数据所有者和研究人员提供的价值很有限。

 

项目介绍

 

在未来几年，基因组大数据（一个人的数据会有几十G至上百G）有望超过视频和文本数据，通过去中心化的数据存储，计算能力的灵活运用，并通过节省空间的数据编码实现高效的文件传输，Nebula网络能够承受即将到来的数据爆炸。（译自白皮书）

 

1. 星云简介

利用区块链技术，Nebula Genomics（星云基因）可以撇开中间商，并赋予普通人拥有个人基因组全部数据的权利，从而有效降低排序成本并增强数据隐私性，以此加强基因组数据的增长。通过将普通民众的基因数据token化，实现药企和研发公司的直接交易。同时星云基因规定，所有买家必须完全公开，透明化自己的身份，并且买家得到的是加密过的数据。

传统的商业模式中，个人用户支付给基因测序公司一定测序费用并得到分析结果，测序公司保留用户数据并卖给药剂公司和生物技术公司进行研发。

星云模式中，消除了基因测序公司这样的中间商，个人用户通过星云测序设备获得基因数据。如果想要出售，可通过基于区块链技术的星云网络直接与买家联系。这种模式不仅降低测序费用，并且加强了个人数据的保护性。同时也满足数据购买者在数据可用性、采集便利性和基因组大数据方面的需求。

（注：Pfizer：辉瑞、Roche：罗氏、Novartis：诺华、Merck：默克、Bayer：贝尔，都是大名鼎鼎的医药公司）

2. 星云网络

星云融合了Blockstack和以太坊区块链技术，整个网络主要由数据持有人节点、数据购买者节点、安全计算节点、星云服务节点组成。

数据持有人将数据储存在Blockstack平台上，需要时可随时调用。

数据购买者用token购买数据并用安全计算节点分析数据。此外，还可以通过发送调查问卷来收集特定问题的形式，给个人用户补贴一定的测序费用。

安全计算节点运行在Arvados生物信息学平台上，计算好的基因组数据通过英特尔安全防护拓展和同态加密技术来保障隐私性，具体工作原理如下图所示。

星云服务节点提供设备生成测序结果、验证第三方数据的标准性、鉴别数据购买者的身份。重要的是，这些功能大多不是星云网络运行所必需的。因此，星云网络并不用依附任何中心化的权威组织。

3. token

Nebula tokens（星云币）是在星云网络中流通的代币，个人用户和和药剂公司可用法币购买token，分别用于支付测序费用和收集个人基因组数据费用。如下图所示，形成完美闭环。

目前token的发行总量、发行时间及额度分配，项目方星云说会在未来半年内公布。

4. 竞争对手

基因测序这个市场很大，未来的产值会达到每年数十亿美元。蛋糕这么大，想吃的人也不会少。市面上已经有几家公司是做基因与区块链结合的项目，除了Nebula Genomics，还有Luna DNA、Encrypgen、Zenome、Shivom。

其中，Luna DNA的两位创始人来自著名的遗传研究测序及芯片解决方案公司——Illumina，目前还未有大动作出现；Zenome已经发布了白皮书并开始众筹；Shivom已经有了产品但还没公布白皮书；Encrypgen已经有了部分产品并且已经发行token。

大家的想法基本一致，谁能在最短的时间里整合出安全高效的一整套流程，谁就能先一步立足于市场。

5. 项目团队

团队老大George Church绝对是个牛B人物，他是遗传学泰斗，有“合成生物学之父”之称，同时担任哈弗医学院和麻省理工的教授。另两位联合创始人也都是经验丰富的厉害人物，感兴趣的请去官网查看

总的来说，传统基因检测公司是收你很多钱、只为你测出小部分数据、还把你的数据转卖给其他公司。而星云想做的是以较低的价格甚至免费，对你的整个基因组进行测序，并且你拥有全部数据所有权，还可以通过分享数据来换取token。未来，星云会公布数据标准协议，使购买者能够有效地整合来自许多个体和基因组数据库的标准化数据。

对我们个人消费者而言，一旦新技术对我们有益并且价格适宜，选择尝试并接受的人会越来越多（想想从以前的大哥大到手机的变化）。不仅对自己的身体，甚至对整个家族的遗传病史也会有更多更深入的了解。

设想一下，通过基因测序提前知道自己可能会患上某种疾病，就可以对症下药，在先进的医学技术的帮助下，剔除或者修饰这个基因，再用健康的细胞体外培育出对应的身体器官，既不会有排异反应，又能及时诊治，会是多么美好。

最后，一句话评论：卖肾过时啦，以后一起测基因、卖基因！