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透过Nebula的区块链技术看未来基因市场

赵泓维 2018-03-29 08:00

2001年,第一个人类基因组测序的成本为30亿美元,而今天,这个价格下降到1000美元。科技的进步带给医疗利益相关者巨大的盈利空间,据麻省理工大学Enigma的粗略估计,未来基因市场的价值约在100亿美元到500亿美元之间。


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基因检测成本(来源于Nebula Genemics白皮书)


基因检测成本的急剧下降给精准医疗带来了前所未有的发展机遇。通过基因检测,医生能查出你是否有较大的风险患癌症或老年痴呆。未来人们不再为患某种遗传病而传递悲伤,而是谈论基因检测带来的新生——由于持续的前瞻性的护理,避免了患上某种高概率发生的疾病。


机遇总是存在相对面,相对高昂的测序成本、日益严重的数据隐私问题、冗杂的基因数据都是发展精准医疗及数据交易必须克服的问题,这些问题制约着基因产业新模式的发展。


哈佛大学的遗传学家们自然看到了基因领域的暗涌,Dennis Grishin博士、研究生Kamal Obbad与遗传学家George Church创立了Nebula Genomics。


Nebula Genomics计划以1000美元的价格为你测序基因,向你提供的基因检测结果,使用区块链对基因检测结果进行保护,并允许你对数据做任何你想做的事。

   

Nebula Genomics团队


Nebula的创始人之一George Church是美国科学院与工程学院双料院士,现在哈佛大学和麻省理工学院担任教授。Church累计发表了超过400篇学术论文,并拥有95项专利。


1984年,他开发了第一个基因组直接测序技术,在当年人类基因组计划中起到了推动作用。2005年,他又参与发起了个人基因组计划。


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遗传学家George Church


George Church教授认为,人们可以从自己的基因组数据中获利,比方说这对于生育决策的制定就有非常积极的作用。从长远来看,测序可以促进提高生活质量的理疗方法研发。


“为什么人们没有得到他们的基因序列?Nebula genomics如何改变这种情况?现在,基因检测成本和对隐私的担忧使人们对这项技术(基因测序)抱有怀疑。即使价格下跌,大多数人也看不到其中的价值。Nebula让我们有足够多的人去传播新的理念,我们一直在等待真正的技术转折点,现在它来了。”


哈佛大学的Dennis Grishin博士和研究生Kamal Obbad是Nebula Genomics的另外两位创始人。其他的成员包括:Veritas遗传学联合创始人兼首席执行官Mirza Cifric;领先的以太坊项目咨询公司District0x and Sourcerers.io的创始人Joe Urgo;录音艺术家、词曲作者、投资者、演员和散文家D.A.Wallach。


D.A.Wallach曾担任SpaceX、Ripple、Emulate和Spotify等公司的投资者和顾问,同时是Inevitable Ventures的创始人;他的音乐作品曾在《爱乐之城》中作为插曲出现。


整个团队如同Nebula名字本身——群星荟萃。这样一个完美的团队将带来怎样的星云?

 

行业痛点:大数据整理与中间商干预


人类的遗传信息有99.9%的部分是相同的。然而,就是这0.1%的差异,涵盖了超过400万种遗传变异。这些遗传变异是我们观察到的人与人之间差异的来源,包括身体特征、人格特征和疾病倾向。


通过个人基因组测序,我们可以得知身体隐藏的信息。这些信息可帮助我们对健康相关问题做出最佳的决策,包括计划生育、个人饮食和锻炼方案等。我们正在进入更加精确化和个性化的医疗时代,人们不再处于患病看病的阶段,而是转向预防护理阶段。


基因组数据集也可用于鉴定遗传变异与疾病之间的关联。这种关联可以帮助制药公司设计针对特定基因的药物。未来由基因设计指导的药物将更加个性化,更具针对性。


Nebula发现,研究人员,制药公司和生物技术公司受基因组数据量不足、表型数据质量不确定、数据采集效率低下等问题制约。他们对处理基因组大数据所需资源的担忧也越来越多,这并非无中生有,整个行业面临变革。


通常情况下,购买表型数据时,买家需要关注三件事情。首先,数据购买者通常对随机数据集不感兴趣,而是试图获取具有特定表型的个体(例如特定疾病)的基因组数据。其次,分享他们基因组数据的个人也必须愿意提供表型数据,因为如果没有表型数据作为对照,基因组数据没法发挥全部作用。第三,表型数据的质量通常良莠不齐,因为这些数据通常来源于个人基因公司等中间商,而个人基因组公司通过患者的自我报告来收集这些数据。


因此买家会面临以下问题:第一,数据采集系统缺乏自动化。签署合同,进行支付和传输数据都需要人力劳动实现,因此非常低效。第二,从不同来源获得的基因组和表型数据通常来源于不同的数据库,使用不同的数据格式进行编码,将这些数据标准化非常耗时。第三,中间商的存在使买家不能直接与数据提供者交流,从中间商购买的数据往往存在许多对于买家毫无用处的数据。


据估计,到2025年3月,将有1亿至20亿人类基因组测序。这将造成三个挑战,每一个挑战后面都隐藏着难以估算的利益。

1. 需要极大的磁盘空间来存储基因组大数据。

2. 网络传输速度将限制数据共享。

3. 基因组大数据的处理和分析预计会花费数万亿个CPU小时。

 

Nebula Genomics能做什么


Nebula Genomics的目标是通过降低个人基因组测序成本,加强基因组数据保护,使买家获取有效的基因组数据,并解决基因组大数据的挑战。Nebula Genomics认为,这些目标可以通过分权,密码学和区块链技术的结合来实现。

 

1
测序成本


Nebula Network将使数据购买者能够直接从数据所有者那里获取基因组数据,越过了中间商这一环节。这将使数据所有者能够从数据购买者处获得收益,Nebula Network也计划为数据购买者发放补贴。降低测序成本将加速基因组数据的增长。

  

2
数据保护


数据所有者将私下存储他们的基因组数据并控制对其的访问。共享数据将通过基于零信任、加密的计算得到保护。数据所有者将保持匿名,而数据购买者的身份必须完全透明。同时,Nebula区块链会永久存储所有数据交易记录,保障其数据的安全。

 

3
数据采集


星云网络将聚合来自个体和基因组数据库的基因组数据,从而解决基因组数据碎片化的问题。数据购买者可直接与数据售卖者沟通,由于不存在中间商的阻碍,通过这种方式获得的数据将更加有用。此外,Nebula将提供标准的数据格式,这将有助于数据管理。整个交易过程通过智能合约进行,相比与传统交易,这将省下大量的时间。

 

4
数据存储


人类基因组碱基对信息量约为3G,实际分析中叠加环境等因素后,个体数据均在TB以上;联系不同时间数据后,这种超摩尔定律发展的全局数据、实时计、频繁采样对计算、存储和网络基础设施要求更高。Nebula Genomics通过分散的数据存储,灵活的计算能力利用以及高效的数据编码实现高速文件传输。它已经为即将来临的数据爆炸做好准备。


分散式私人数据存储有助于解决基因组数据碎片问题。Nebula Genomics的创始人曾参与过哈佛个人基因组计划和Veritas Genetics运营,拥有丰富的经验。他们能够就如何在独立数据集之间建立兼容性方面提出有效的解决方案。数据标准化将有助于数据购买者策划大量不同的数据采购方案,节省巨额成本。

 

5
保密系统


在星云网络上,个人数据通过多种机制得到保护:

1. 数据所有者私下存储他们的个人基因组和表型数据,并握有数据的控制权。

2. Nebula使用英特尔软件防护扩展(SGX)和同态加密对共享数据进行加密及安全分析。数据购买者始终不会以明文形式看到个人基因组数据。

3. 在共享数据和收付款时,数据所有者仍然是伪匿名的。Nebula Network地址的存在形式是与任何个人信息无关的加密标识符。

4. 数据购买者必须以完全透明的身份参与交易,并通过Nebula Genomics进行验证。所有数据交易记录都将存储在Nebula区块链中。

 

Nebula经济生态圈


Nebula Genomics同样引入了代币机制,但暂时没有进行ICO。在整个业务流程中,Nebula Tokens的主要功能为激励和流通。

企业可以使用法币向Nebula Genomics购买代币,使用代币向患者购买患者想要出售的部分数据,而患者可以通过代币来进行基因测序。

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Nebula Tokens流通方式


基因测序成本是整个Nebula生态系统的驱动力。基因测序成本下降将驱动更多消费者进行基因测序,Nebula数据库将获得更多基因数据。


对于企业而言,数据库的扩张意味着基因价值上升,上升的价值会刺激企业的购买需求,企业的购买需求又会进一步推动数据库的增长,形成一个闭环。


对于消费者而言,完善的基因数据库将帮助研究人员向消费者提供更为深刻的信息,帮助消费者理解自身的情况。这种持续上升的有用性将吸引更多的消费者参与基因测序,丰富基因数据库,从而形成另一个闭环。


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Nebula Genomics发展模式


在不断的循环中,Nebula Genomics将变得越来越完备,整条链也变得越来越有价值。


从Nebula Genomics的运营模式看,整个系统在运行开端需要一批代币来推动运作,所以在未来技术成熟时,项目可能会进行ICO,以保证整个区块链生态正常运行。


Nebula的合作伙伴包括Varitas Genmics与Enigma。后者是麻省理工学院开创的为区块链服务的隐私协议,它的Catalyst用于预测股市走势,帮助投资者构筑投资组合。


Nebula的竞争对手同样强大,包括23AndMe、Ancestry等基因检测领域的先驱。但Nebula有私人数据储存、安全计算保护、数据购买者补偿、用户握有数据的控制权、完整基因测序、数据标准化、机器学习、支持第三方软件等特点,这些都是传统企业所不具备的。因此如果Nebula能开发出白皮书中描绘的区块链,它将有足够的与这些巨人一战。


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一些潜在的问题


基因检测会影响个人医学决策,同时也会影响理财决策。透过基因检测了解到自己可能患癌的人更有可能去买癌症相关的保险,这将导致逆向选择。另一方面,保险公司也有能通过基因检测来判断是否接受用户的投保申请,保险公司能在失去自己社会作用的同时获得极大的回报。


一些国家的监管机构,如德国,已经把直接向消费者销售基因检测列为非法行为。但这并不能阻止德国人前往不受监管的国家参与基因检测。因此,这是基因检测中难以逃避又至关重要的问题。


在立法保障的情况下,区块链的可溯源性和防篡改性正好可以解决这个问题。比如,法律可以要求消费者在进行基因检测时必须用数字货币进行结算,这样就可以避免上述问题。


由于可追溯性和防篡改性天然优势的存在,区块等链技术在基因领域的运用可能产生出人意料的发展。Nebula Genomics这一项目有能力改变现在基因市场的格局。


参考文献:

1. http://fortune.com/2018/02/09/blockchain-genetic-testing-nebula/

2. https://futurism.com/nebula-genomics-rent-genetic-information/

3. https://www.cnbc.com/2018/02/08/harvard-genetics-pioneer-will-monetize-dna-with-digital-currency.html

4. https://www.theguardian.com/science/2018/feb/18/professor-george-church-nebula-genomics-interview

5. https://medium.com/neodotlife/blockchains-and-genomics-32fc64fbb8f0

6. NEBULA GENOMICS whitepaper

7. 杨梦洁, 杨宇辉, 郭宇航, 等. 大数据时代下精准医疗的发展现状研究[J]. 中国数字医学, 2017, 12(9): 27-29.



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