細(xì)胞譜系設(shè)施效果圖
項(xiàng)目建設(shè)啟動(dòng)會(huì)現(xiàn)場，介紹了生命科學(xué)新范式三大關(guān)鍵。
文、圖/廣州日報(bào)全媒體記者武威 通訊員胡冰鑫、穗科宣
3月25日上午，人類細(xì)胞譜系大科學(xué)研究設(shè)施（以下簡稱細(xì)胞譜系設(shè)施）正式在廣州國際生物島啟動(dòng)建設(shè)。細(xì)胞譜系設(shè)施由中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院（以下簡稱廣州健康院）牽頭，是國家“十四五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施、廣州“2+2+N”科技創(chuàng)新平臺體系中的國家大科學(xué)設(shè)施之一，規(guī)劃建設(shè)周期4.5年，總建筑面積超5萬平方米，是打造研究人類發(fā)育、疾病、衰老的“國之重器”。
項(xiàng)目科學(xué)目標(biāo)
繪制人類生命過程中的細(xì)胞動(dòng)態(tài)演變譜系，建立時(shí)空譜系信息與譜系樣品資源對應(yīng)的數(shù)字孿生體系，高質(zhì)量保活保藏采集時(shí)空譜系信息的譜系樣品資源，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)形成呈現(xiàn)連續(xù)生命過程的細(xì)胞譜系數(shù)字孿生體系，解析人類呼吸系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)發(fā)育譜系，以及三種以上呼吸系統(tǒng)代表性疾病譜系，發(fā)現(xiàn)發(fā)育關(guān)鍵機(jī)制和疾病機(jī)理，形成設(shè)施引領(lǐng)的發(fā)育譜系、疾病譜系研究范式。
項(xiàng)目工程目標(biāo)
以自研科學(xué)裝置為基礎(chǔ)，以譜系資源為核心，建設(shè)領(lǐng)先的細(xì)胞譜系研究設(shè)施。通過系統(tǒng)性構(gòu)建樣品預(yù)處理、樣品?；畲鎯?、多組學(xué)分析與鑒定、數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和譜系驗(yàn)證的全流程自動(dòng)化，形成標(biāo)準(zhǔn)化、高通量、高質(zhì)量的細(xì)胞多組學(xué)研究平臺，建成國內(nèi)首個(gè)數(shù)字孿生索引的人類細(xì)胞譜系資源庫。
項(xiàng)目建設(shè)內(nèi)容
包括組織樣本處理與存儲分總體、譜系信息分析與鑒定分總體、細(xì)胞譜系呈現(xiàn)與驗(yàn)證分總體、線程集合控制系統(tǒng)以及土建公用配套設(shè)施。
數(shù)字患者預(yù)演治療效果 AI助力模擬測毒試藥
細(xì)胞是生命的基本單元，人體由約40萬億細(xì)胞組成，這些細(xì)胞從一個(gè)受精卵開始，所歷經(jīng)增殖、分化直至衰老的全生命周期動(dòng)態(tài)演化過程，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”。
該設(shè)施將以樣品?；畲鎯?、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（主持工作）、細(xì)胞譜系設(shè)施總指揮孫飛表示。
如今，隨著以ChatGPT和DeepSeek為代表的AI大模型技術(shù)突破，生物醫(yī)學(xué)進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代是必然趨勢。細(xì)胞譜系設(shè)施將構(gòu)建高精度單細(xì)胞級別的數(shù)字生理人大模型，通過回溯、模擬、預(yù)測疾病細(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)字人體測毒試藥，有望突破藥物研發(fā)的“死亡之谷”。
“未來，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)的治療效果，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)開展深度合作，加速科研成果向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。
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，未來將植根廣州國際生物島，賦能大灣區(qū)，“鏈動(dòng)”全世界。細(xì)胞譜系設(shè)施的建設(shè)和使用將吸引全球頂尖科研人才開展科學(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，將細(xì)胞譜系設(shè)施打造為世界級細(xì)胞科學(xué)中心。設(shè)施建成后將全方位支撐生命健康領(lǐng)域理論創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，服務(wù)研究機(jī)構(gòu)、高校、藥企和醫(yī)院，為新型顛覆性醫(yī)療技術(shù)的誕生奠定基礎(chǔ)。
望院校機(jī)構(gòu)攜手合作 跨界共建數(shù)字生理人
孫飛在啟動(dòng)建設(shè)會(huì)后接受記者采訪，他表示，細(xì)胞譜系設(shè)施將大大催生我國生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè)的新質(zhì)生產(chǎn)力。
孫飛說：“人類細(xì)胞譜系大科學(xué)設(shè)施的最終目的是繪制人體細(xì)胞演化的全周期動(dòng)態(tài)。通過對組織器官進(jìn)行數(shù)字化，結(jié)合人工智能技術(shù)，構(gòu)建細(xì)胞譜系大模型，它將催生我們生物醫(yī)藥研究的新范式，對于我們未來新藥的開發(fā)、疾病的診斷和衰老的預(yù)測都具有重要的作用。”孫飛說：“我們構(gòu)建的大模型可在數(shù)字空間精準(zhǔn)診斷疾病，并開發(fā)新的藥物靶點(diǎn)，這都將催生我們未來整個(gè)健康產(chǎn)業(yè)的新業(yè)態(tài)和新范式?！?/p>
“作為國家的重大科學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，它最終將面向我們所有科學(xué)家和公眾?！睂O飛表示，“我們希望和粵港澳大灣區(qū)的廣大高?？蒲性核歪t(yī)院開展深度的合作，最終共同來打造我們的數(shù)字生理人的大模型，它將集合生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的集體智慧。在設(shè)施建設(shè)期間，我們將組建約150人的專業(yè)團(tuán)隊(duì)。其中，工程技術(shù)人員將占主要比例，負(fù)責(zé)專用設(shè)備的研發(fā)、新型試劑的開發(fā)以及配套軟件的優(yōu)化升級?！?/p>
科學(xué)設(shè)備國產(chǎn)化率超85%
在細(xì)胞譜系設(shè)施現(xiàn)場，工作人員向記者介紹，整個(gè)大科學(xué)研究設(shè)施共分3期施工建設(shè)，目前，第一期的設(shè)施研發(fā)樓已經(jīng)竣工。而昨日正式啟動(dòng)建設(shè)的是主設(shè)施樓，這座樓建筑面積有5萬多平方米，建設(shè)工期3年，再加上設(shè)備研制的工期，總共需要5年時(shí)間完成施工。細(xì)胞譜系設(shè)施還有遠(yuǎn)期規(guī)劃，方便未來的相關(guān)配套設(shè)施建設(shè)。
細(xì)胞譜系設(shè)施由廣州健康院牽頭建設(shè)，在設(shè)施研發(fā)樓內(nèi)，記者看到了自動(dòng)化多組學(xué)微流控系統(tǒng)、高通量成像流式細(xì)胞儀、主動(dòng)式單細(xì)胞測序儀、被動(dòng)式單細(xì)胞測序儀以及生物島實(shí)驗(yàn)室自主研發(fā)的國產(chǎn)透射電鏡等各類先進(jìn)的科學(xué)儀器。
“整個(gè)細(xì)胞譜系設(shè)施的設(shè)備，國產(chǎn)化率達(dá)到85%以上，我們自己研制了大部分的設(shè)備?！睆V州健康院相關(guān)工作人員介紹說。
未來展望
打造全球科技創(chuàng)新強(qiáng)市
廣州市科技局局長謝明表示，廣州將持續(xù)深化科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新融合，將推進(jìn)產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新、發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力作為戰(zhàn)略之舉、長遠(yuǎn)之策，聚焦國際科技創(chuàng)新中心重要承載地核心功能，用好用活廣州雄厚的“科創(chuàng)資源”，建好建強(qiáng)面向未來的“科創(chuàng)產(chǎn)業(yè)”，走好從科技強(qiáng)、企業(yè)強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)強(qiáng)到城市強(qiáng)的科技創(chuàng)新強(qiáng)市路徑。
在科技戰(zhàn)略方面，將進(jìn)一步完善廣州實(shí)驗(yàn)室等戰(zhàn)略科技力量的服務(wù)保障，分層分類優(yōu)化科技創(chuàng)新平臺支持體系，爭取推動(dòng)一批前沿技術(shù)和顛覆性技術(shù)創(chuàng)新突破。在產(chǎn)業(yè)升級方面，布局由前沿科技創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的智能無人系統(tǒng)、量子科技、深海深空、前沿新材料等未來產(chǎn)業(yè)，挖掘一批未來產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目，開發(fā)一批未來產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場景，布局一批未來產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)區(qū)，打造一批具有核心競爭力的創(chuàng)新型企業(yè)。
從萬米深海到數(shù)字生理人，從月壤解密到低空經(jīng)濟(jì)，廣州正以國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施為支點(diǎn)，書寫“大國重器”的灣區(qū)篇章。今日之廣州，不僅是千年商都，更是國家戰(zhàn)略科技力量的灣區(qū)樞紐，以硬核創(chuàng)新賦能中國式現(xiàn)代化新征程！
(編輯： 吳嘉祺)
