用患者细胞做“替身”测毒试药 助医生“量体裁衣”精准治疗

细胞谱系设施效果图。　受访者供图

钟南山视频致辞。

3月25日，由中国科学院广州生物医药与健康研究院(下称“广州健康院”)牵头建设的国家“十四五”重大科技基础设施——人类细胞谱系大科学研究设施(下称“细胞谱系设施”)在广州国际生物岛正式启动建设。

这是粤港澳大湾区首个生命科学领域的国家级大科学装置，也是广州市构建“2+2+N”科技创新平台体系的重要内容之一。

由一颗受精卵分化为形态功能各异的细胞，再紧密地组织成一个人体，这其中的规律到底由谁写定，又由谁执行?细胞谱系设施有望回答这个问题。

细胞谱系设施首席科学家钟南山说:“希望细胞谱系设施产出一批引领世界的原创成果，培养一批顶尖人才，孵化一批创新企业，真正成为护佑人民健康的‘国之盾牌’。”

　　解码细胞全生命周期

　　细胞谱系设施准备三大手段　　

细胞是生命的基本单元，人体由约40万亿细胞组成，这些细胞从一个受精卵开始，所历经增殖、分化直至衰老的全生命周期动态演化过程，就是“细胞谱系”。

解析细胞谱系被誉为揭示生命发育与演变奥秘、操纵生命活动的“钥匙”，也是细胞命运转变的高精度“导航图”。

古有扁鹊通过“望闻问切”诊断人体疾病，今有细胞谱系设施通过解码细胞谱系预测疾病和筛药验药。该设施将以样品保活存储、空间多组学、先进成像等创新技术和装置研发为核心，集成人工智能等前沿技术，创建出涵盖发育、疾病、衰老三大维度的数字化细胞谱系。

“这就像为生命编写一部详尽的‘细胞家谱’，让科学家乃至公众能够清晰追踪每个细胞的‘前世今生’。”广州健康院副院长(主持工作)、研究员，细胞谱系设施总指挥孙飞表示。

为了挑战“生命之问”，细胞谱系设施准备了三大手段:

“全息扫描仪”——利用核磁共振成像、CT、质谱等多种技术，为人类各种组织器官的细胞拍下“全景照片”“全息视频”，记录代谢活动和细胞演变的过程，并形成影像组、转录组、表观组、空间组、蛋白组、代谢组、超微结构组7大类数据。

“数据图书馆”——把这些数据标准化存储和处理，形成组织器官“细胞谱系数据库”，为每个细胞开辟一本“超级档案”，记录它的“身高、体重、职业、住址、社交关系”等信息。

“数字孪生人”——基于海量数据，在数字世界中构建一个高精度单细胞级别的数字生理人大模型，用它模拟生命发育过程，还能使它“生病”、给它“试药”，探索其中的机理，增进人类对疾病的了解。　　

打造“数字患者”模拟治疗

　　突破药物研发“死亡之谷”　　

当前全球创新药研发平均耗时10年、耗资26亿美元，但临床成功率不足10%，其根本原因之一在于药物研发过程是在动物模型中进行的，不能模拟人类生命系统反应。

有了数字生理人大模型，科学家可以回溯、模拟、预测疾病细胞谱系演化，不仅可以精准定位病变驱动关键靶点，还可以在数字人体测毒试药，有望突破药物研发的“死亡之谷”。

“未来，细胞谱系设施有望可以用患者细胞信息打造一个‘数字患者’，预演不同治疗手段在数字患者体内治疗效果，实现治疗手段的‘量体裁衣’。”广州健康院研究员、细胞谱系设施副总指挥兼总工艺师陈捷凯表示，细胞谱系设施将强化AI与数据资源整合，打造创新模型，并与龙头企业开展深度合作，加速科研成果向临床应用转化。

项目规划建设周期4.5年，总建筑面积超5万平方米，将绘制人体中全生命周期的细胞时空演化图谱，打造数字细胞AI大模型，构建数字生理人，创新生物医疗检测新范式，开辟生物医药研发新赛道，在试剂、仪器、软件和数据等方面产出一批创新性科技成果和产品。　　

植根广州国际生物岛

　　聚力打造世界级细胞科学中心　　

回望近代科学研究进程，科研范式经历了实验科学、理论科学、计算科学的迭代递进，而随着科研数据的爆炸式增长以及大数据、人工智能的飞速发展，被称为“大数据科学”的新范式正在兴起。

细胞谱系设施将建设绘制细胞谱系的自动化工程产线，包含样本预处理、样品存储、多尺度成像分析、多组学分析、数据处理和验证等工艺流程，标准化采集多种模态数据，建成数字孪生索引的细胞谱系资源库。

细胞谱系设施已纳入粤港澳大湾区综合性科学中心建设体系，未来将植根广州国际生物岛，赋能大湾区，链动全世界。随着细胞谱系设施的建设和使用，将吸引全球顶尖科研人才和团队汇聚广州，开展科学研究与学术交流，共同推动人类细胞谱系研究领域发展，将细胞谱系设施打造成世界级细胞科学中心。设施建成后将全方位支撑生命健康领域理论创新和产业发展，服务研究机构、高校、药企和医院，为新型颠覆性医疗技术的诞生奠定基础。

钟南山:人类细胞谱系大科学设施是生命科学领域“大国重器”　　

作为细胞谱系设施首席科学家，“共和国勋章”获得者、中国工程院院士钟南山在细胞谱系设施建设启动会上作视频致辞。

钟南山表示:“人类细胞谱系大科学设施是国家‘十四五’专项规划的一个重点项目，也是粤港澳大湾区首个生命科学领域的国家重大科技基础设施，作为我国生命科学领域的‘大国重器’，它承载着解释生命奥秘，引领生物医药变革，守护人民健康的重要使命。

从古到今，健康始终是人类永恒的追求。我国古代名医扁鹊以‘望闻问切’开创了中医诊疗的先河。而今天，细胞谱系设施也将科学解码细胞，为生命绘制‘导航图’。基于多模态的细胞数据和人工智能的深度结合，我们有望实现病理诊断的智能化，药物筛选的精准化，真正让科技成果惠及千家万户。”

钟南山表示:“广州实验室作为设施的联合建设单位以及核心用户，将派出核心的骨干力量与广州健康医院联合组建工程技术中心，承担设施的重要建设任务，共同建好用好设施，确保设施高质量的建设、高效率地运行。”

钟南山预祝设施顺利开工建设:“我们期待未来，这座总建筑面积达5万平方米的大科学设施能够产出引领世界的原创成果，培养一群顶尖人才，孵化一批创新企业，真正成为保护人民健康的国之‘盾牌’。”

整合:林诗妍

来源:南方日报、广州日报