3月25日，由中國(guó)科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院（下稱“廣州健康院”）牽頭建設(shè)的國(guó)家“十四五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施——人類細(xì)胞譜系大科學(xué)研究設(shè)施（下稱“細(xì)胞譜系設(shè)施”）在廣州國(guó)際生物島啟動(dòng)建設(shè)。
細(xì)胞譜系設(shè)施項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)周期4.5年，總建筑面積超5萬(wàn)平方米，將繪制人體中全生命周期的細(xì)胞時(shí)空演化圖譜，打造數(shù)字細(xì)胞AI大模型，構(gòu)建數(shù)字生理人，創(chuàng)新生物醫(yī)療檢測(cè)新范式，開(kāi)辟生物醫(yī)藥研發(fā)新賽道，在試劑、儀器、軟件和數(shù)據(jù)等方面產(chǎn)出一批創(chuàng)新性科技成果和產(chǎn)品。
該項(xiàng)目是粵港澳大灣區(qū)首個(gè)生命科學(xué)領(lǐng)域的國(guó)家級(jí)大科學(xué)裝置，也是廣州市構(gòu)建“2+2+N”科技創(chuàng)新平臺(tái)體系的重要內(nèi)容之一。近年來(lái)，從人類細(xì)胞圖譜到深海冷泉，從蛋白質(zhì)組計(jì)劃到顛覆性技術(shù)集群，廣州以“2+2+N”科技創(chuàng)新平臺(tái)體系為骨架，匯聚30余家國(guó)家級(jí)戰(zhàn)略平臺(tái)，形成了一支推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的“科技王牌軍”。
解碼細(xì)胞譜系：繪制單細(xì)胞精度生命導(dǎo)航圖
細(xì)胞是生命的基本單元，人體由約40萬(wàn)億細(xì)胞組成，這些細(xì)胞從一個(gè)受精卵開(kāi)始，歷經(jīng)增殖、分化直至衰老的全生命周期動(dòng)態(tài)演化過(guò)程，就是“細(xì)胞譜系”。解析細(xì)胞譜系，被譽(yù)為揭示生命發(fā)育與演變奧秘、操縱生命活動(dòng)的“鑰匙”，也是細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變的高精度“導(dǎo)航圖”。
古有扁鵲通過(guò)望聞問(wèn)切診斷人體疾病，今有細(xì)胞譜系設(shè)施通過(guò)解碼細(xì)胞譜系預(yù)測(cè)疾病和篩藥驗(yàn)藥。該設(shè)施將以樣品?；畲鎯?chǔ)、空間多組學(xué)、先進(jìn)成像等創(chuàng)新技術(shù)和裝置研發(fā)為核心，集成人工智能等前沿技術(shù)，創(chuàng)建出涵蓋發(fā)育、疾病、衰老三大維度的數(shù)字化細(xì)胞譜系。
“這就像為生命編寫(xiě)一部詳盡的‘細(xì)胞家譜’，讓科學(xué)家乃至公眾能夠清晰追蹤每個(gè)細(xì)胞的‘前世今生’?！睆V州健康院副院長(zhǎng)（主持工作）、細(xì)胞譜系設(shè)施總指揮孫飛研究員表示。
當(dāng)前，全球創(chuàng)新藥研發(fā)平均耗時(shí)10年、耗資26億美元，但臨床成功率不足10%，其根本原因之一在于藥物研發(fā)過(guò)程是在動(dòng)物模型中進(jìn)行的，不能模擬人類生命系統(tǒng)反應(yīng)。細(xì)胞譜系設(shè)施將構(gòu)建高精度單細(xì)胞級(jí)別的數(shù)字生理人大模型，通過(guò)回溯、模擬、預(yù)測(cè)疾病細(xì)胞譜系演化，不僅可以精準(zhǔn)定位病變驅(qū)動(dòng)關(guān)鍵靶點(diǎn)，還可以在數(shù)字人體測(cè)毒試藥，有望突破藥物研發(fā)的“死亡之谷”。
“未來(lái)，細(xì)胞譜系設(shè)施有望可以用患者細(xì)胞信息打造一個(gè)‘?dāng)?shù)字患者’，預(yù)演不同治療手段在數(shù)字患者體內(nèi)治療效果，實(shí)現(xiàn)治療手段的‘量體裁衣’?！睆V州健康院研究員、細(xì)胞譜系設(shè)施副總指揮兼總工藝師陳捷凱表示，設(shè)施將強(qiáng)化AI與數(shù)據(jù)資源整合，打造創(chuàng)新模型，并與龍頭企業(yè)開(kāi)展深度合作，加速科研成果向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。
回望近代科學(xué)研究進(jìn)程，科研范式經(jīng)歷了實(shí)驗(yàn)科學(xué)、理論科學(xué)、計(jì)算科學(xué)的迭代遞進(jìn)，而隨著科研數(shù)據(jù)的爆炸式增長(zhǎng)以及大數(shù)據(jù)、人工智能的飛速發(fā)展，被稱為“大數(shù)據(jù)科學(xué)”的新范式正在興起。
細(xì)胞譜系設(shè)施將建設(shè)繪制細(xì)胞譜系的自動(dòng)化工程產(chǎn)線，包含樣本預(yù)處理、樣品存儲(chǔ)、多尺度成像分析、多組學(xué)分析、數(shù)據(jù)處理和驗(yàn)證等工藝流程，將標(biāo)準(zhǔn)化采集影像組、空間組、轉(zhuǎn)錄組、表觀組、蛋白組、代謝組、超微結(jié)構(gòu)組等多種模態(tài)數(shù)據(jù)，建成數(shù)字孿生索引的細(xì)胞譜系資源庫(kù)。
進(jìn)軍科技前沿：廣州兩大科學(xué)裝置接連開(kāi)建
細(xì)胞譜系設(shè)施是人類探索生命幽微的“先鋒隊(duì)”。在向前沿科技進(jìn)軍的道路上，細(xì)胞譜系設(shè)施卻并非“孤軍深入”。
就在不到一個(gè)月前——2月28日，國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施“冷泉生態(tài)系統(tǒng)研究裝置”（下稱“冷泉裝置”）開(kāi)工建設(shè)，中國(guó)人逐夢(mèng)星辰大海的豪情壯志因此變得更加具象化。
冷泉裝置將推動(dòng)我國(guó)的深海工程技術(shù)及裝備在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的超越，未來(lái)基于該項(xiàng)技術(shù)建設(shè)的不同譜系深海駐留裝備，可廣泛應(yīng)用于海底礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)，以及南海島礁資源開(kāi)發(fā)和權(quán)益維護(hù)等領(lǐng)域。
以細(xì)胞譜系設(shè)施、冷泉裝置為代表的國(guó)家大科學(xué)裝置登上新聞?lì)^條，便引來(lái)關(guān)注無(wú)數(shù)，是源于其背后的戰(zhàn)略意義。
大科學(xué)裝置是指通過(guò)大規(guī)模投入和工程建設(shè)，用于基礎(chǔ)科學(xué)前沿研究及多學(xué)科交叉探索的大型科研設(shè)施，是基礎(chǔ)研究實(shí)現(xiàn)從“0”到“1”突破的不可替代的重要平臺(tái)，反映了一個(gè)國(guó)家的綜合實(shí)力。
廣州打造具有全球影響力的科技創(chuàng)新高地，自然不能錯(cuò)過(guò)以大科學(xué)裝置為代表的國(guó)家戰(zhàn)略科技力量——
細(xì)胞譜系設(shè)施已納入粵港澳大灣區(qū)綜合性科學(xué)中心建設(shè)體系，未來(lái)將植根廣州國(guó)際生物島，賦能大灣區(qū)，鏈動(dòng)全世界。其建設(shè)和使用，將吸引全球頂尖科研人才和團(tuán)隊(duì)匯聚廣州，開(kāi)展科學(xué)研究與學(xué)術(shù)交流，共同推動(dòng)人類細(xì)胞譜系研究領(lǐng)域發(fā)展，最終打造為世界級(jí)細(xì)胞科學(xué)中心，為新型顛覆性醫(yī)療技術(shù)的誕生奠定基礎(chǔ)。
冷泉裝置的建成不僅會(huì)促進(jìn)冷泉科技研發(fā)領(lǐng)域的國(guó)際合作，也將使廣州在全球海洋科學(xué)與工程創(chuàng)新中心的構(gòu)建中占據(jù)重要地位，搶占全球深海戰(zhàn)略制高點(diǎn)。作為一個(gè)多學(xué)科綜合的大科學(xué)裝置，其建成后將向社會(huì)開(kāi)放共享，建立多學(xué)科綜合交叉平臺(tái)，吸引高水平研究及技術(shù)人才，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展，服務(wù)粵港澳大灣區(qū)國(guó)際科創(chuàng)中心建設(shè)。
除了大科學(xué)裝置外，目前，廣州已集聚國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、綜合類國(guó)家技術(shù)創(chuàng)新中心、顛覆性技術(shù)創(chuàng)新中心等戰(zhàn)略平臺(tái)30余家，現(xiàn)有全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室17家，占廣東省總數(shù)超六成。其中，廣州實(shí)驗(yàn)室研發(fā)全球首個(gè)針對(duì)聚合酶PB2的抗甲流治療新藥；“人體蛋白質(zhì)組導(dǎo)航”國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃培育項(xiàng)目結(jié)題驗(yàn)收，不斷凸顯國(guó)家重要中心城市的“國(guó)之擔(dān)當(dāng)”。
廣州的戰(zhàn)略科技布局，本質(zhì)上是將國(guó)家需求、產(chǎn)業(yè)痛點(diǎn)與城市能級(jí)提升深度融合。細(xì)胞譜系設(shè)施與冷泉裝置、蛋白質(zhì)組計(jì)劃等，不僅代表科學(xué)前沿的突破，更將催生萬(wàn)億級(jí)生物醫(yī)藥、海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集群。
隨著戰(zhàn)略科技力量矩陣加速壯大，未來(lái)廣州將進(jìn)一步強(qiáng)化平臺(tái)協(xié)同、深化國(guó)際協(xié)作，讓“科技王牌軍”真正成為高質(zhì)量發(fā)展的“硬支撐”。
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