界面新聞?dòng)浾?| 楊舒鴻吉

界面新聞編輯 | 彭朋

人類如何從胚胎發(fā)育成長(zhǎng)，又因何患疾病、衰老、死亡？

近年來，國(guó)際生命科學(xué)界對(duì)被譽(yù)為“人體大數(shù)據(jù)”人類表型組愈加關(guān)注。“人類表型組”已被視為后基因組時(shí)代的新科學(xué)制高點(diǎn)，其研究成果將推動(dòng)生命科學(xué)進(jìn)入新的發(fā)展階段。

所謂“人類表型組計(jì)劃”就是全面、系統(tǒng)地測(cè)量和研究人類各種可測(cè)量的生理、生化和行為特征，借助先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析方法，探討這些表型與人類健康、疾病及其遺傳的關(guān)系。

以復(fù)旦大學(xué)為代表的中國(guó)科學(xué)界，自2014年起就開始在“測(cè)一切之可測(cè)”的理念指導(dǎo)下，積極籌備并引領(lǐng)國(guó)際科學(xué)界共同發(fā)起“人類表型組國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃”。經(jīng)過多年努力，這一國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃已經(jīng)進(jìn)入了快速推進(jìn)階段。

5月22日上午，由上海市委網(wǎng)信辦、上海市科技工作黨委聯(lián)合主辦的“策源之力”媒體行走訪上海國(guó)際人類表型組研究院和張江復(fù)旦國(guó)際創(chuàng)新中心。界面新聞獲悉，在該創(chuàng)新中心，我國(guó)已組織1000多組人類表型數(shù)據(jù)的系統(tǒng)采集。因此產(chǎn)生的大數(shù)據(jù)將對(duì)疾病治療、健康管理等領(lǐng)域產(chǎn)生重大影響。

為什么有約36%的東亞人喝酒會(huì)臉紅？

復(fù)旦大學(xué)人類表型組研究院副院長(zhǎng)陶韡爍解釋稱，表型組研究發(fā)現(xiàn)，宏觀表型為喝酒臉紅，背后的原因就是微觀表型乙醛脫氫酶2的失活，而對(duì)于精準(zhǔn)健康的管理意義在于“喝酒臉紅”的人群易患食道癌、高血壓等疾病，并且對(duì)舌下含服硝酸甘油不敏感。

普通人中有一種現(xiàn)象叫“斷掌”，即手掌紋路橫貫整個(gè)掌心。表型組大數(shù)據(jù)研究顯示，斷掌（即手掌紋路橫貫整個(gè)掌心）與唐氏綜合征（21-三體綜合征）之間存在一定的關(guān)聯(lián)。

這一關(guān)聯(lián)就源自人類表型組研究過程中一個(gè)大數(shù)據(jù)。

2022年，中科院上海營(yíng)養(yǎng)與健康研究所汪思佳研究員團(tuán)隊(duì)，愛丁堡大學(xué)Denis Headon教授團(tuán)隊(duì)和中科院院士、復(fù)旦大學(xué)校長(zhǎng)、人類表型組研究院院長(zhǎng)金力教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合國(guó)內(nèi)外十余家科研機(jī)構(gòu)，在國(guó)際頂尖期刊《細(xì)胞》（Cell）雜志發(fā)表論文《肢體發(fā)育基因構(gòu)成人類指紋花紋差異的基礎(chǔ)》。

該論文首次發(fā)現(xiàn)與指紋相關(guān)的基因顯著富集在肢體發(fā)育與形成的相關(guān)通路而非皮膚發(fā)育相關(guān)通路，明確了人類肢體發(fā)育相關(guān)基因，在指紋花紋表型的形成中發(fā)揮了關(guān)鍵作用。這一關(guān)鍵發(fā)現(xiàn)，為膚紋與人體其它表型，尤其是疾病易感性的關(guān)聯(lián)研究提供了重要理論基礎(chǔ)，有望成為解析宏觀與微觀表型關(guān)聯(lián)的經(jīng)典范例。

團(tuán)隊(duì)還尋找了美國(guó)、英國(guó)、澳大利亞的多家合作伙伴，對(duì)全球范圍內(nèi)已有的東亞血統(tǒng)隊(duì)列和歐洲血統(tǒng)隊(duì)列，超過23,000個(gè)個(gè)體進(jìn)行大規(guī)模薈萃分析，分析了幾百萬個(gè)遺傳點(diǎn)位，識(shí)別出43個(gè)與人類指紋花紋相關(guān)的遺傳基因座，105個(gè)顯著基因。

這一研究將為表型與疾病的關(guān)聯(lián)研究提供重要理論基礎(chǔ)，有助于繪就生命科學(xué)研究的下一代“導(dǎo)航圖”。

記者在該創(chuàng)新中心看到，共有9大類相關(guān)表型數(shù)據(jù)采集，“可以理解為一場(chǎng)最為復(fù)雜的身體體檢?！比祟惐硇徒M計(jì)劃人體精密測(cè)量中心主任、復(fù)旦大學(xué)人類表型組研究院教授羅競(jìng)春說，“中心全年無休對(duì)志愿者進(jìn)行表型組數(shù)據(jù)采集?！?/p>

當(dāng)前生命科學(xué)研究主要集中在基因組和分子水平，而人類表型組研究則能夠?qū)崿F(xiàn)從微觀到宏觀的全方位認(rèn)知，為構(gòu)建全新的生命科學(xué)范式提供重要支撐。

經(jīng)過多年的共同努力，我國(guó)人類表型組國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃在多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域取得了重要進(jìn)展。

金力院士團(tuán)隊(duì)建成了全球首個(gè)跨尺度多維度人類表型精密測(cè)量平臺(tái)，能夠?qū)€(gè)體從分子到生理、行為等多層面的表型特征進(jìn)行全面精準(zhǔn)測(cè)量，為后續(xù)研究奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

金力院士團(tuán)隊(duì)開發(fā)了全球首個(gè)人類表型組數(shù)據(jù)處理云平臺(tái)，并繪制了全球首張人類表型組參比導(dǎo)航圖譜，為后續(xù)大規(guī)模表型數(shù)據(jù)的采集、整合與分析提供了關(guān)鍵支撐。

此外，在國(guó)際規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)制定方面取得重要突破。在復(fù)旦大學(xué)等團(tuán)隊(duì)的推動(dòng)下，相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)如”基因組信息學(xué)-高通量基因表達(dá)數(shù)據(jù)可靠性評(píng)估”等已經(jīng)正式發(fā)布，為人類表型組數(shù)據(jù)的可靠性和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

全球表型組研究有望使用“上海標(biāo)準(zhǔn)”。

通過IHPC和HPCC兩大協(xié)作組的建立，來自20個(gè)國(guó)家的23位頂級(jí)科學(xué)家聚集在一起，共同推動(dòng)人類表型組計(jì)劃的實(shí)施。同時(shí)，上海國(guó)際人類表型組研究院團(tuán)隊(duì)還牽頭成立了“一帶一路”人類表型組聯(lián)合研究中心，拓展了國(guó)際合作的廣度和深度。

人類表型組研究成果將為精準(zhǔn)醫(yī)療提供新的突破口。通過全面測(cè)量和分析個(gè)體的生理、生化和行為特征，人類表型組研究能夠更精確地預(yù)測(cè)個(gè)體的健康風(fēng)險(xiǎn)和疾病傾向，為個(gè)性化診療和健康管理提供科學(xué)依據(jù)。這將使得醫(yī)療服務(wù)向更加精準(zhǔn)、個(gè)體化的方向發(fā)展，提高醫(yī)療效果，降低醫(yī)療成本。陶韡爍說。