近日，來自全世界的一群頂級科學(xué)家齊聚倫敦，討論一項(xiàng)雄心勃勃的全球合作計劃——創(chuàng)建一個人類細(xì)胞圖譜(HumanCellAtlas)。這一計劃的目的是希望破譯出人體中每個細(xì)胞的類型和特性，構(gòu)建健康人體的參考圖，從而加速生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展，比如了解人類為什么會生病。

意義堪比人類基因組計劃

這次會議由MIT和哈佛醫(yī)學(xué)院BroadInstitute以及WellcomeTrustSangerInstitute召集，由國際專家共同決定人類細(xì)胞圖譜計劃第一階段的要素。一些科學(xué)家認(rèn)為，這一計劃的重要性堪比當(dāng)年首個人類DNA序列的人類基因組計劃(HumanGenomeProject)編制的意義。

GSK高級副總裁、中國研發(fā)中心總經(jīng)理利民表示：“這是一項(xiàng)偉大的學(xué)術(shù)項(xiàng)目!而且即便使用今天的技術(shù)，它的意義仍然是深遠(yuǎn)的?！?/span>

項(xiàng)目的倡導(dǎo)者之一、MIT計算生物學(xué)家AvivRegev博士表示：“啟動這樣一個項(xiàng)目主要希望對人類有清晰的自我認(rèn)識。我們希望了解人類是如何構(gòu)成的。最終，這個人類細(xì)胞圖譜將有助于徹底改變醫(yī)生和研究人員如何理解、診斷和治療疾病?！?/span>

通過把細(xì)胞圖譜免費(fèi)開放給全世界，科學(xué)家希望將研究結(jié)果轉(zhuǎn)化為我們對身體發(fā)育和疾病進(jìn)展的理解，如哮喘、阿爾茨海默病和癌癥等。將來，這個參考圖也可以指明新的診斷工具和治療方法。

Regev博士指出，對健康人體中所有細(xì)胞的準(zhǔn)確理解將在未來幾十年影響生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的幾乎每一個方面。我們現(xiàn)在有工具來了解我們?nèi)梭w的組成，了解我們的身體如何工作，并揭示所有這些元素在疾病中的作用。他說：“通過開放的國際合作創(chuàng)建這個圖譜，我們正在為整個社區(qū)建立一個新的研究工具?！?/span>

細(xì)胞是生命的基本單位，它們在胚胎中分裂、生長并獲得不同的功能，最終形成不同細(xì)胞類型(例如皮膚細(xì)胞、神經(jīng)元或脂肪細(xì)胞)，從而形成身體的各種組織。這些組織匯聚在一起形成器官，例如心、肺、腦、腎臟和肝臟。按照醫(yī)學(xué)教科書的說法：“人體由數(shù)萬億細(xì)胞構(gòu)成，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞種類有200多種?！辈贿^真實(shí)的數(shù)據(jù)毫無疑問會比這個數(shù)字要高很多。

目前人類基因圖譜的第一個試點(diǎn)性的研究已經(jīng)開啟。單細(xì)胞基因組學(xué)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步，讓科學(xué)家們可以從不同的組織和器官中分離單個細(xì)胞，并測量每個細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組或其他重要分子，在過去，測量這種復(fù)雜和廣泛的信息幾乎是不可能的。

以前科學(xué)家們通過顯微鏡下觀察和了解細(xì)胞，近些年可以通過分析數(shù)百到數(shù)千個細(xì)胞的團(tuán)塊并找到它們的平均性質(zhì)。然而，盡管大多數(shù)細(xì)胞所攜帶的基因密碼是相同的，但是它們的命運(yùn)是被內(nèi)部激活它們的基因排序所左右的。如果調(diào)整基因組中的一組基因，那么細(xì)胞就會變成神經(jīng)細(xì)胞;激活另外一組基因，細(xì)胞就變成了跳動的心臟細(xì)胞。為了認(rèn)清每種細(xì)胞類型的真實(shí)面目，有必要首先分離細(xì)胞，然后找出在每個細(xì)胞中產(chǎn)生什么分子。這些分子包含了轉(zhuǎn)錄組，一種將細(xì)胞與體內(nèi)其他細(xì)胞類型區(qū)分開的物質(zhì)。

應(yīng)用前景何在

利民負(fù)責(zé)了整個GSK的全球腦神經(jīng)藥物的研發(fā)。他對記者表示：“人類細(xì)胞圖譜未來的應(yīng)用前景廣闊，有三點(diǎn)可以考慮：首先繪制這份重要組織圖無論是對于學(xué)術(shù)認(rèn)知還是人體健康都具有積極意義;其次它對了解疾病細(xì)胞與健康細(xì)胞同樣重要;最后是必須盡快找到一種方法能夠把工業(yè)和社會聯(lián)系起來，讓科研領(lǐng)域的進(jìn)步和社會進(jìn)步擁有同一個目標(biāo)，從而幫助改善人類的健康狀況。”

一些科學(xué)家認(rèn)為，人類細(xì)胞圖譜或許對于用細(xì)胞療法來重新產(chǎn)生缺失或受損組織的作用是無價的，它能夠?yàn)槟壳耙恍┎恢沃Y提供治療方案。比如帕金森，這種疾病是由于大腦持續(xù)缺失能夠產(chǎn)生一種叫做多巴胺的化學(xué)物質(zhì)的神經(jīng)元而導(dǎo)致的。未來的一種治療可能性是在實(shí)驗(yàn)室生產(chǎn)新鮮的能夠產(chǎn)生多巴胺的細(xì)胞，然后再把它們注入人腦。

“人類細(xì)胞圖譜的意義在于能夠讓科學(xué)家做出判斷，把正確的細(xì)胞植入人腦?！彼沟赂鐮柲arolinskaInstitute的神經(jīng)學(xué)家StenLinnarsson表示，“人類細(xì)胞圖譜是生命科學(xué)領(lǐng)域很長一段時期以來最為振奮人心的提案，對于健康和疾病而言，細(xì)胞是生命最基礎(chǔ)的組成部分，只有對細(xì)胞有清晰的了解，才能夠了解病理機(jī)制，提供有效的治療方案?！?/span>

Regev博士和Teichmann博士所倡導(dǎo)的這樣一份人類細(xì)胞圖譜已經(jīng)獲得了來自扎克伯格和妻子PriscillaChan的支持。而要真正建立起這樣一幅圖譜，全球的實(shí)驗(yàn)室必須聯(lián)合起來。而一旦這幅圖譜被繪制出來，研究人員將不僅僅能夠發(fā)現(xiàn)人體細(xì)胞的全部種類，而且能確切地找到它們在哪些器官起作用。

不過，花如此大的力氣打造這樣一個世界級的項(xiàng)目，到底為了什么?有科學(xué)家對此提出質(zhì)疑。美國冷泉港腦神經(jīng)學(xué)家AnthonyZador對記者表示：“擁有足夠的資源(主要是資金)，要繪制出人體所有的細(xì)胞類型并不困難。所以我擔(dān)心的并不是這能不能實(shí)現(xiàn)的問題，而是在全球科研經(jīng)費(fèi)如此有限的背景下，這是不是最好的投資。因?yàn)楹腿祟惢蚪M計劃的編制帶有很強(qiáng)的目的性不同，人類細(xì)胞圖譜的用途并不明確。還有很多同樣重量級的科研項(xiàng)目等待資金注入，那些項(xiàng)目或許更有實(shí)際意義?！?/span>

在Zador看來，人類基因組計劃(HumanGenomeProject)的編制對于現(xiàn)代生物學(xué)的意義是革命性的，不僅僅是因?yàn)樗a(chǎn)生的數(shù)據(jù)，更是因?yàn)樗碎_了現(xiàn)代基因組排序技術(shù)的奧秘。相比而言，全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)的項(xiàng)目讓人失望，這個項(xiàng)目主要是在人類全基因組范圍內(nèi)找出存在的序列變異，從而為研究復(fù)雜疾病提供數(shù)據(jù)分析支撐?！癎WAS項(xiàng)目花了巨大的資金，但是結(jié)果并沒有獲得同等的產(chǎn)出，還不如多投一些小的項(xiàng)目?！盳ador對記者表示，“人類細(xì)胞圖譜最后會具體落到哪個領(lǐng)域，現(xiàn)在也還不清楚。”

巧合的是，Zador正在做的一項(xiàng)研究也是繪制一幅“云圖”，不過是人腦圖譜。他的團(tuán)隊通過一項(xiàng)名為MAP-seq的新技術(shù)，利用RNA“條形碼”能夠繪制出人腦約850億個神經(jīng)元細(xì)胞之間多達(dá)15萬億種連接，有望實(shí)現(xiàn)深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重大突破。

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