破解人体另一半生命密码

刘垠

“继‘人类基因组计划后，‘人类表型组计划成为生命科学领域又一战略制高点。‘人类表型组计划的开展，将全面解读人类生命密码所需的关键信息。”中国科学院院士、“国际人类表型组计划（一期）”项目首席科学家、复旦大学副校长金力说，“人类表型组计划”将系统解答基因与表型之间的具体关系和内在机制，将有助于实现疾病预防，并提出针对性的健康维护方案。

近日，“国际人类表型组计划（一期）”项目在上海启动。该项目是上海首批市级科技重大专项，也是上海建设具有全球影响力的科技创新中心的重要举措，由复旦大学牵头，中国科学院上海生命科学研究院、上海交通大学等单位专家共同承担，国内外百余名科学家投身其中。

相比于人们熟知的基因，表型显得比较陌生。那么，表型研究对于人类意义几何？基因和表型是什么关系？中国是否具备组织发起“人类表型组”国际大科学计划的能力，我们的自信和底气来自于哪里？项目一期首席科学家金力院士答疑解惑。

构建健康人群表型图谱及数据库

2001年“人类基因组计划”完成后，生命科学和医学研究进入“后基因组时代”。对于高度浓缩的基因信息如何演化为最终复杂表现形式（即表型），目前科学家们正在积极探究。

那么，何为表型？“指生物体从胚胎发育到出生、成长、衰老甚至死亡过程中，由基因与环境以及二者互作产生的形态特征、功能、行为、分子组成规律等生物学性状的具体表现。”金力说，“人类表型组是人体中除了基因组外的另一半生命密码，其研究被《自然》杂志评为新方向，发展前景非常光明，在医疗健康领域将发挥‘点石成金的作用。”

“人类基因组计划”破解了人体基因“天书”，但疾病不仅仅由基因单一因素导致。“国际人类表型组计划（一期）”将通过对人类表型组在物理、化学和生物层面进行跨尺度多维度研究，首次建立国际人类表型组学研究平台，全面制定我国人群健康表型组标准化技术体系，构建中国首例健康人群表型图谱及数据库。

现实的情况是，由于成本较高、采样要求严格、标准尚未统一等原因，人类表型组学研究目前处于各自为营、逐步积累的阶段。为了改变这一局面，组织“人类表型组计划”已在科研团体中酝酿。

“特有的人群遗传结构与环境因素，共同塑造了每个人独特的表型特征，这造就了丰富的表型特征多样性。”金力说，由于表型组学自身的多样性和复杂性，建立全方位、多功能的表型组学测量和分析技术体系显得尤为重要。

中国工程院院士、中国医学科学院北京协和医学院校长王辰表示，中国人群基数大、样本多、表型广，建立健康人群的表型数据测量标准及技术体系，对精准医学发展意义重大。

相关人才和技术已有储备

大量表型组数据的获得、标准化、整合及“归因”分析，是解析单基因遗传疾病，甚至复杂疾病致病原因的关键。

“‘国际人类表型组计划（一期）得到上海市市级科技重大专项批准支持，但还不是真正意义上的国际大科学计划。当然，我们已具备了实力和基础，有望通过进一步努力，组织发起‘人类表型组国际大科学计划。”金力说，复旦大学10年前就在泰州建立了20万人的大型健康人群队列并持续跟踪研究，建立了系列人类表型测量方法，获得了大量人群体质表型测量数据，发展了国际领先的高通量、高灵敏、高特异分子表型检测技术，研发了全表型谱数据整合与分析技术。

无论从关键技术、数据收集，还是高端人才、组织经验来说，都为中国组织发起“人类表型组”国际大科学计划构建支撑平台。

“我们拥有一支卓越的、多学科交叉的人类遗传学和表型组研究团队，并吸引了一批国外著名专家参与，包括‘代谢组学之父英国医学科学院院士杰里米·尼科爾森。”金力告诉笔者，国内的协同网络也已构建，集聚了20余家国内优势单位的60多名院士、杰青、长江等高端人才；并与7个国家14家著名的研究机构的专家进行沟通，基本完成国际布局的前期协调工作。

值得关注的是，金力曾任国际人类基因组组织委员，为组织国际大科学计划积累了丰富的经验。作为国际人类基因组计划参与者和国际人类单倍型计划的推动者，他还参与了美国国家健康研究院“后基因组时代”战略路线图的制定等。

牵头国际大科学计划尚需“内外兼修”

“我们初步设计了大科学计划的实施机制，确定了‘分布式国际大科学计划模式，统一技术标准并且共享数据资源。”金力说，国际人类表型组研究的顺利开展，还得益于从上海到国家的政策支持。早在2015年，复旦大学承担科技部先发布局的“中国各民族体质人类学表型特征调查”国家科技基础性工作专项项目，构建系统反映中华民族从个体到群体表型多样性的数据库和数字化样本库。

2016年4月，国务院批准《上海系统推进全面创新改革试验 加快建设具有全球影响力的科技创新中心方案》中，“国际人类表型组”被列入需布局的重大科学基础工程；2016年8月，上海市科技创新“十三五”规划将“国际人类表型组”列为推进原始创新重大突破的战略方向。

开展人类表型组研究已成为学术界的共识。杰里米·尼科尔森公开表示，人类表型组研究不仅需要集成多学科的优势力量，更需要全球科学家的大协同。该专项有望将人类表型组研究打造成为国际性科研高地，助推中国生命科学走向世界领军地位。

前不久，国务院印发《积极牵头组织国际大科学计划和大科学工程方案》（以下简称《方案》），意在为解决世界性重大科学难题贡献中国智慧、提出中国方案、发出中国声音。

制定战略规划、确定优先领域，成为《方案》的重点任务之一，将围绕物质科学、宇宙演化、生命起源、地球系统、环境和气候变化、健康等多学科交叉领域的优先方向、潜在项目等，制定发展路线图。

“掌握了关键技术、丰富的组织经验、高素质的人才队伍，但国际人类表型组计划‘成长为真正的国际大科学计划，依然离不开国家层面的支持。”金力透露，“国际人类表型组计划（一期）”得到上海市政府近5.6亿元资助，系统的表型测量工作将于今年7月正式启动。至于全球行动，则将通过国际合作项目来推动，目标就是组织发起“人类表型组”国际大科学计划。