探索人体宇宙,期待种出原始创新之树,国际人类表型组计划成为新的战略制高点
2021年12月23日  |  来源:上观新闻  |  阅读量:3185

就在上个月,全球首张人类表型组“导航图”初步绘制。此时距复旦大学牵头的“国际人类表型组计划(一期)”作为上海首批市级科技重大专项予以立项,仅仅4年。

2017年9月,为对接上海具有全球影响力的科技创新中心建设,复旦大学主动布局建设“张江复旦国际创新中心”,其中“国际人类表型组计划”正是为了全力支持上海在生命科学领域取得重大创新与突破。这也是首次在国际上建立跨尺度、多维度的人类表型组测量与研究平台。

短短4年,上海在这一领域就已取得令人瞩目的创新突破。其策源力的背后有什么可资借鉴的机制创新?解放日报·上观新闻记者日前探访了复旦大学人类表型组研究院。

【就像卫星定位系统,“导航图”将助力发现未知】

“测一切之可测,并使不可测为可测。”如果你对人类表型组计划的内涵还不甚清楚,当步入研究院大厅,迎面看到伽利略说过的这句话,可能对要探寻的这个大科学计划开始有了感性的认识。

恶性肿瘤、代谢性疾病、呼吸性疾病等对人类健康造成了危害,但致病因素仍不清晰。尽管人类基因组计划已于2001年完成,但对于从基因如何演化为表型,还处于不断探究阶段。国际科学界迫切需要全面研究人类表型组,来补充“信息的另一半”。人类表型组计划成为继人类基因组计划后又一生命科学的战略制高点和原始创新源。

如果说基因是一种内在的密码,那么由基因和环境相互作用的表型就是上述密码的一种外在表达,比如高和矮。正在开展的“国际人类表型组计划(一期)”重大专项就是基于“测一切之可测”理念,对人类的近3万种表型进行全尺度、全周期精密测量,破解表型和疾病的关系,以期实现早期干预。

截至发稿之时,超过800位常住上海的志愿者完成了“两天一夜”的全景表型测量,科学家从中发现了不同表型间超过150万个强关联,其中约39%为跨尺度关联,且大部分关联是科学界首次看到。

超过800位常住上海的志愿者完成了“两天一夜”的全景表型测量。沈阳 摄

中国科学院院士、复旦大学校长、人类表型组研究院院长金力介绍:“就像卫星定位系统,由这些强关联形成的人类表型组‘导航图’将给未来的生命科学研究指示方向,助力发现未知,是具有战略性意义的生命科学原始创新源。”

【实现更精细化的疾病分型,从而对症下药】

这些表型之间的强关联,究竟能给人们带来什么?

复旦大学人类表型组研究院副院长丁琛介绍,比如,喝酒脸红的人,是因为乙醛脱氢酶2酶的失活,他们易患食管癌、高血压等心血管疾病,同时对硝酸甘油不敏感。因此,喝酒脸红的人更加应该避免酒精摄入,而硝酸甘油对喝酒脸红的急性心梗者疗效差,应更换治疗方案。

基于精密测量的跨尺度表型组数据,研究人员研发了对急性高原病和慢性高原反应不良症状的复合表型预测方法,而国际上尚无同类研究。研究显示,个人的急性和慢性高原反应及其耐受能力与血氧饱和度呈显著相关,该预测方法经验证可有效预测我国平原人群上高原后一段时间内的血氧饱和度变化,可初步用于评估需要进入高原旅行、学习、工作的人员的相关健康风险。

此外,基于人类表型组学的应用研究在肿瘤早期诊断领域取得“早期收获”,可提前4年诊断5种常见肿瘤;建立了新冠肺炎患者的病情预测模型,为针对性治疗提供理论基础。“强关联的意义,正在于实现更精细化的疾病分型,从而对症下药。”丁琛介绍。

传统生物学是从假设到验证,先有推测再去证实或证伪,而人类表型组计划是“数据驱动”,不假设,先测量。如今,复旦大学人类表型组研究院已建成跨尺度、多维度的人类表型组精密测量平台。

分子表型蛋白质组实验室

解放日报·上观新闻记者在分子表型蛋白质组实验室看到,这里不仅有着国际上最先进的检测仪器,还有全世界唯一的“一站式”蛋白质组数据分析云平台——从对蛋白质成分的检测鉴定,到数据分析解读,再到发布和共享。

“我们正在升级更新,以后在手机上就可以追踪样本到哪了,还可以追踪工作人员的操作,每5分钟刷新一次。”丁琛说。

【“我们的目标,是要种出一棵原始创新之树”】

2021年1月,由上海国际人类表型组研究院与施普林格集团合作的《表型组学》正式上线,这是全球第一本专门聚焦表型组学领域的国际学术期刊,现已成为国际学界交流分享前沿创新成果的重要国际平台之一。

“我们的目标,是要种出一棵原始创新之树。”丁琛说。

科学的原始创新,离不开体制的创新。2019年,复旦大学张江校区整体转型,由传统教学用地转为科创用地,预计未来将有7500名科研人员和硕博生在这里从事科学研究。以往的行政办公楼,经过改造变身最前沿的交叉学科实验楼,也就是人类表型组研究院所在之处。

表型组精密测量平台主任罗竞春,是复旦大学从国外引进的第一个教授级高级工程师,把表型检测按照工程项目来管理。对于像他这样专门从事前沿实验室建设运营的高级人才,过去并没有专门的引进通道,如今既然项目需要这样的人才,人才也需要这样的平台,那就引进来。

以往受限于编制,难免会有招不到人的窘境。是否有可能根据项目需求采取灵活的用人机制?2020年,学校设立重大创新任务专任岗位,为快速汇聚符合项目需求的研究、工程技术人才开辟新的聘用途径,赋予任务负责人更大的用人自主权,建立灵活高效的人力资源配置和准入退出管理机制。专任岗位不仅解决了大项目团队用人的燃眉之急,也为研究院的人才建设设置了“蓄水池”。如此一来,一些重大科研项目得以顺利地做了起来。

科研人员在测试头部三维扫描仪器

众擎易举。充分利用上海市科创优惠政策,复旦大学还与上海多家单位共建了独立法人新型研发机构——上海国际人类表型组研究院。除了创新理论与核心技术,作为大科学计划国际合作的组织协调机构,他们希望加快产出国际标准与共享平台,并推动科研成果高质量转化。

根据构想,人类表型组国际大科学计划未来将在全球各大洲代表性人群中进行5万人的全景测量。目前,已有来自六大洲20个国家、23家机构的学者加入国际人类表型组研究协作组,致力于推进这一国际大科学计划。

也许不远的将来,我们就会迎来人类表型组“导航图”2.0版本,相信它将为种出一棵原始创新之树厚植土壤。

分类: 全球治理 2021
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