图片来源：复旦大学提供
今天（24日），由复旦大学、中国生物物理学会表型组学分会、上海国际人类表型组研究院联合主办的第二届中国人类表型组大会及第三届国际人类表型组研讨会开幕。会议传出消息：尽管“人类表型组计划”的概念由美国科学家最先提出，但我国在全球范围内率先对人类表型组大科学计划进行了布局，并实质性推动相关研究开展。
何谓表型组？中国科学院院士、复旦大学常务副校长、复旦大学上海医学院院长、上海国际人类表型组研究院院长金力介绍，表型是生命体的生物特征。表型组，是指生物体从微观（即分子）组成到宏观、从胚胎发育到衰老死亡全过程中所有表型的集合。基因（内因）与环境（外因、含环境暴露和生活方式）共同决定了表型。
“基于测一切之可测的理念，人类表型组计划就是要对人类的各种表型进行全尺度、全周期、从微观到宏观的、精密系统测量，从而进一步去了解人类的各种表型和人类健康的关系。”金力表示，与30年前相比，精密测量技术和大数据科学的发展赋予了科学家们通过对大规模人群样本全景精密测量获得海量表型大数据并加以科学分析的强大能力。继而，科学家们将能成体系发现表型-环境-基因境之间、宏观表型-微观表型之间的跨尺度关联与相互作用，最终绘制出人类健康与疾病的全景式表型组参比图谱。
“我们可以把这张图理解成为一张‘导航图’，也就是几万种甚至十万种不同人类表型之间的关系图。”金力强调：“科学家们通过按图索骥，可以大大提高生命科学的创新效率,大大提高我们对生命现象认知的能力。”而这张解析复杂生命系统机理与奥秘的新一代“导航图”，也将使人类表型组成为生命科学未来原始创新的关键策源地与战略制高点，引领新一轮健康科技与生物产业变革。
早在2014年，复旦大学就开始筹备发起“人类表型组”大科学计划。2015年，复旦大学承担国家科技基础性工作专项项目《中国各民族体质人类学表型特征调查》，采集了55个民族共四万余人的形态观察、人体功能、生化、生理等十余类近千个表型数据，在此基础上构建了专用数据库和数字化样本库，提供数据全流程规范化管理；2016年4月，在国务院批准的《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；2018年3月，上海市首批市级科技重大专项“人类表型组计划（一期）”正式启动；2018年底，“中国人类表型组研究协作组”和“国际人类表型组研究协作组”相继成立，人类表型组计划的国内外协同创新网络基本框架形成；2019年，经上海市批准，独立法人新型研发机构上海国际人类表型组研究院成立，研究院致力于建成推进人类表型组大科学计划的国内外协调机构、战略性科研力量和高质量转化平台。
作为表型组学研究领域最为重要的前沿学术峰会，今年两场大会均聚焦“表型组时代的人类健康”这一主题，吸引了来自全球300余位正式代表、近千位听众在线参加，共同分享表型组学最新研究成果，探讨人类健康重大问题的科技解决方案，凝聚“国际人类表型组大科学计划”的中国动力与全球合力。
被誉为“国际代谢组学之父”的澳大利亚国家表型组研究中心主任尼克尔森（Jeremy Nicholson）, 被誉为“系统生物学之父”的美国科学院、工程院、医学科学院和人文与艺术科学院“四院”院士、中国科学院外籍院士胡德（Leroy Hood）以及金力三位“国际人类表型组研究协作组”共同发起人担任国际研讨会共同主席。
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中国建立表型组大科学计划“四位一体”基本构架
早期收获表明，人类表型组研究彰显广阔应用前景
从2018年至今，在平台建设、数据系统、协同网络、科研攻关等方面，我国已进一步为引领人类表型组大科学计划探索构建起“四位一体”的基本构架。
第一，平台建设。在上海市级科技重大专项支持下，复旦大学已在张江复旦创新中心率先预研建设了全世界首个跨尺度、多维度人类表型精密测量中心，可一站式集成测量从微观到宏观多个尺度的人类表型。该中心覆盖从微观的蛋白质组、代谢组、核算组、细胞到宏观的生物医学影像、人体外观、皮肤、睡眠、生物电、心理等15大类不同尺度的表型组测量，目前已自主研发并可精确测得超过2万个表型指标。同时，该平台还在代谢组、蛋白质组、多组学质控等多个方面实现具有世界先进水平。平台的建成，为我国实施乃至引领人类表型组大科学计划的试制了“核心工具”。
第二，数据系统。复旦大学人类表型组研究院自主开发了一系列具有国际领先水平的表型组信息大数据共享与处理云平台。上海国际人类表型组研究院正在加快推出基于我国自主研发算法、面向全球科研用户的“iPhenome”表型组分析处理软件系统，并开放给全球科学家使用。
第三，协同网络。着力构建国际国内两张协同创新网，凝聚推进人类表型组计划的国内合力与国际引力。2018年起，一方面组建了由国内六十余家一流高校、科研机构、三甲医院和头部企业、包括23位两院院士的“中国人类表型组研究协作组（HPCC）”；另一方面建立起包括来自美、英、德、哈萨克、加纳等17个国家的22家高水平科研机构、由10位各国院士参与的“国际人类表型组研究协作组（IHPC）”，为全面推进国际人类表型组大科学计划奠定了基础。
第四，科研攻关。充分依托已经建成的人类表型组精密测量平台，复旦大学从2020年，正式启动“上海核心自然人群队列健康表型跟踪研究”。该研究通过网络和微信等渠道，将征集1000名常住上海的志愿者前往张江的人类表型组精密测量平台，每人检测20000个表型，开展深入分析与研究。目前，已有超过170名志愿者完成了全部检测项目，为人类表型组国际大科学计划的推动作出了重要贡献。据悉，近年来，仅在复旦大学牵头的上海市市级科技重大专项支持下，我国学者已在包括Nature、Science等顶级期刊上发表重要科研论文200余篇。
2018年至今，已有100余项人类表型组应用基础研究和应用示范研究，在“国际人类表型组计划（一期）”重大专项支持下同步展开。部分项目已经取得了重要的“早期收获”。
例如，在慢性退行性疾病方面，复旦团队利用柠檬酸、谷氨酸等5个血清代谢分子表型指标加上年龄、精神状态2个功能表型指标建立了痴呆风险的复合表型预测模型，相关预测准确率(AUC)达到90%，有望提前5年发现人体血液中痴呆症的早期诊断表型标志物。又如，在癌症早诊方面，通过对血液的游离DNA微量甲基化标志物的检测，可以比临床确诊提早4年对结直肠癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌等5种常见恶性肿瘤进行早期诊断，这对肿瘤患者的治疗具有重大意义。据介绍，基于人类表型组学方法的原创新药研发相关项目也在积极推进。
金力介绍，人类表型组研究成果能够帮助人们整量级地提高医学诊断准确性和效率，实现对疾病的精准分型、精准分类，引导临床实现精准诊断、个性化治疗，促进个人的精准健康管理。这对支撑精准医学、促进人类健康具有重大意义。同时，人类表型组计划及相关科研成果将发现一批全新的表型标志物，大量获得药物新靶点、新机制，为新型诊断试剂和产品、下一代原创新药、个性化健康管理装备、智慧医疗器械与设备等提供超级引擎。而在计划推进过程中形成的高精度生物与健康大数据资源库，将为培育和发展大健康产业提供丰富、坚实、多元的数据基础。人类表型组计划的深入推进，最终将为我国引领生物医药产业变革提供持久的创新动力。