劉垠

“繼‘人類基因組計劃后，‘人類表型組計劃成為生命科學領(lǐng)域又一戰(zhàn)略制高點?！祟惐硇徒M計劃的開展，將全面解讀人類生命密碼所需的關(guān)鍵信息?！敝袊茖W院院士、“國際人類表型組計劃（一期）”項目首席科學家、復(fù)旦大學副校長金力說，“人類表型組計劃”將系統(tǒng)解答基因與表型之間的具體關(guān)系和內(nèi)在機制，將有助于實現(xiàn)疾病預(yù)防，并提出針對性的健康維護方案。

近日，“國際人類表型組計劃（一期）”項目在上海啟動。該項目是上海首批市級科技重大專項，也是上海建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心的重要舉措，由復(fù)旦大學牽頭，中國科學院上海生命科學研究院、上海交通大學等單位專家共同承擔，國內(nèi)外百余名科學家投身其中。

相比于人們熟知的基因，表型顯得比較陌生。那么，表型研究對于人類意義幾何？基因和表型是什么關(guān)系？中國是否具備組織發(fā)起“人類表型組”國際大科學計劃的能力，我們的自信和底氣來自于哪里？項目一期首席科學家金力院士答疑解惑。

構(gòu)建健康人群表型圖譜及數(shù)據(jù)庫

2001年“人類基因組計劃”完成后，生命科學和醫(yī)學研究進入“后基因組時代”。對于高度濃縮的基因信息如何演化為最終復(fù)雜表現(xiàn)形式（即表型），目前科學家們正在積極探究。

那么，何為表型？“指生物體從胚胎發(fā)育到出生、成長、衰老甚至死亡過程中，由基因與環(huán)境以及二者互作產(chǎn)生的形態(tài)特征、功能、行為、分子組成規(guī)律等生物學性狀的具體表現(xiàn)?！苯鹆φf，“人類表型組是人體中除了基因組外的另一半生命密碼，其研究被《自然》雜志評為新方向，發(fā)展前景非常光明，在醫(yī)療健康領(lǐng)域?qū)l(fā)揮‘點石成金的作用?！?/p>

“人類基因組計劃”破解了人體基因“天書”，但疾病不僅僅由基因單一因素導致?！皣H人類表型組計劃（一期）”將通過對人類表型組在物理、化學和生物層面進行跨尺度多維度研究，首次建立國際人類表型組學研究平臺，全面制定我國人群健康表型組標準化技術(shù)體系，構(gòu)建中國首例健康人群表型圖譜及數(shù)據(jù)庫。

現(xiàn)實的情況是，由于成本較高、采樣要求嚴格、標準尚未統(tǒng)一等原因，人類表型組學研究目前處于各自為營、逐步積累的階段。為了改變這一局面，組織“人類表型組計劃”已在科研團體中醞釀。

“特有的人群遺傳結(jié)構(gòu)與環(huán)境因素，共同塑造了每個人獨特的表型特征，這造就了豐富的表型特征多樣性?！苯鹆φf，由于表型組學自身的多樣性和復(fù)雜性，建立全方位、多功能的表型組學測量和分析技術(shù)體系顯得尤為重要。

中國工程院院士、中國醫(yī)學科學院北京協(xié)和醫(yī)學院校長王辰表示，中國人群基數(shù)大、樣本多、表型廣，建立健康人群的表型數(shù)據(jù)測量標準及技術(shù)體系，對精準醫(yī)學發(fā)展意義重大。

相關(guān)人才和技術(shù)已有儲備

大量表型組數(shù)據(jù)的獲得、標準化、整合及“歸因”分析，是解析單基因遺傳疾病，甚至復(fù)雜疾病致病原因的關(guān)鍵。

“‘國際人類表型組計劃（一期）得到上海市市級科技重大專項批準支持，但還不是真正意義上的國際大科學計劃。當然，我們已具備了實力和基礎(chǔ)，有望通過進一步努力，組織發(fā)起‘人類表型組國際大科學計劃?！苯鹆φf，復(fù)旦大學10年前就在泰州建立了20萬人的大型健康人群隊列并持續(xù)跟蹤研究，建立了系列人類表型測量方法，獲得了大量人群體質(zhì)表型測量數(shù)據(jù)，發(fā)展了國際領(lǐng)先的高通量、高靈敏、高特異分子表型檢測技術(shù)，研發(fā)了全表型譜數(shù)據(jù)整合與分析技術(shù)。

無論從關(guān)鍵技術(shù)、數(shù)據(jù)收集，還是高端人才、組織經(jīng)驗來說，都為中國組織發(fā)起“人類表型組”國際大科學計劃構(gòu)建支撐平臺。

“我們擁有一支卓越的、多學科交叉的人類遺傳學和表型組研究團隊，并吸引了一批國外著名專家參與，包括‘代謝組學之父英國醫(yī)學科學院院士杰里米·尼科爾森?！苯鹆Ω嬖V筆者，國內(nèi)的協(xié)同網(wǎng)絡(luò)也已構(gòu)建，集聚了20余家國內(nèi)優(yōu)勢單位的60多名院士、杰青、長江等高端人才；并與7個國家14家著名的研究機構(gòu)的專家進行溝通，基本完成國際布局的前期協(xié)調(diào)工作。

值得關(guān)注的是，金力曾任國際人類基因組組織委員，為組織國際大科學計劃積累了豐富的經(jīng)驗。作為國際人類基因組計劃參與者和國際人類單倍型計劃的推動者，他還參與了美國國家健康研究院“后基因組時代”戰(zhàn)略路線圖的制定等。

牽頭國際大科學計劃尚需“內(nèi)外兼修”

“我們初步設(shè)計了大科學計劃的實施機制，確定了‘分布式國際大科學計劃模式，統(tǒng)一技術(shù)標準并且共享數(shù)據(jù)資源。”金力說，國際人類表型組研究的順利開展，還得益于從上海到國家的政策支持。早在2015年，復(fù)旦大學承擔科技部先發(fā)布局的“中國各民族體質(zhì)人類學表型特征調(diào)查”國家科技基礎(chǔ)性工作專項項目，構(gòu)建系統(tǒng)反映中華民族從個體到群體表型多樣性的數(shù)據(jù)庫和數(shù)字化樣本庫。

2016年4月，國務(wù)院批準《上海系統(tǒng)推進全面創(chuàng)新改革試驗 加快建設(shè)具有全球影響力的科技創(chuàng)新中心方案》中，“國際人類表型組”被列入需布局的重大科學基礎(chǔ)工程；2016年8月，上海市科技創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃將“國際人類表型組”列為推進原始創(chuàng)新重大突破的戰(zhàn)略方向。

開展人類表型組研究已成為學術(shù)界的共識。杰里米·尼科爾森公開表示，人類表型組研究不僅需要集成多學科的優(yōu)勢力量，更需要全球科學家的大協(xié)同。該專項有望將人類表型組研究打造成為國際性科研高地，助推中國生命科學走向世界領(lǐng)軍地位。

前不久，國務(wù)院印發(fā)《積極牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程方案》（以下簡稱《方案》），意在為解決世界性重大科學難題貢獻中國智慧、提出中國方案、發(fā)出中國聲音。

制定戰(zhàn)略規(guī)劃、確定優(yōu)先領(lǐng)域，成為《方案》的重點任務(wù)之一，將圍繞物質(zhì)科學、宇宙演化、生命起源、地球系統(tǒng)、環(huán)境和氣候變化、健康等多學科交叉領(lǐng)域的優(yōu)先方向、潛在項目等，制定發(fā)展路線圖。

“掌握了關(guān)鍵技術(shù)、豐富的組織經(jīng)驗、高素質(zhì)的人才隊伍，但國際人類表型組計劃‘成長為真正的國際大科學計劃，依然離不開國家層面的支持。”金力透露，“國際人類表型組計劃（一期）”得到上海市政府近5.6億元資助，系統(tǒng)的表型測量工作將于今年7月正式啟動。至于全球行動，則將通過國際合作項目來推動，目標就是組織發(fā)起“人類表型組”國際大科學計劃。