人類繪製細胞圖譜 應用前景遭質疑

人類繪製細胞圖譜 應用前景遭質疑

錢童心

[通過把細胞圖譜免費開放給全世界，科學家希望將研究結果轉化為我們對身體發育和疾病進展的理解]

近日，來自全世界的一群頂級科學家齊聚倫敦，討論一項雄心勃勃的全球合作計劃——創建一個人類細胞圖譜(HumanCellAtlas)。這一計劃的目的是希望破譯出人體中每個細胞的類型和特性，構建健康人體的參考圖，從而加速生物醫學進展，比如了解人類為什麼會生病。

意義堪比人類基因組計劃

這次會議由MIT和哈佛醫學院BroadInstitute以及WellcomeTrustSangerInstitute召集，由國際專家共同決定人類細胞圖譜計劃第一階段的要素。一些科學家認為，這一計劃的重要性堪比當年首個人類DNA序列的人類基因組計劃(HumanGenomeProject)編製的意義。

GSK高級副總裁、中國研發中心總經理利民對《第一財經日報》記者表示：「這是一項偉大的學術項目！而且即便使用今天的技術，它的意義仍然是深遠的。」

項目的倡導者之一、MIT計算生物學家AvivRegev博士表示：「啟動這樣一個項目主要希望對人類有清晰的自我認識。我們希望了解人類是如何構成的。最終，這個人類細胞圖譜將有助於徹底改變醫生和研究人員如何理解、診斷和治療疾病。」

通過把細胞圖譜免費開放給全世界，科學家希望將研究結果轉化為我們對身體發育和疾病進展的理解，如哮喘、阿爾茨海默病和癌症等。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胞的準確理解將在未來幾十年影響生物學和醫學的幾乎每一個方面。我們現在有工具來了解我們人體的組成，了解我們的身體如何工作，並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建這個圖譜，我們正在為整個社區建立一個新的研究工具。」

細胞是生命的基本單位，它們在胚胎中分裂、生長並獲得不同的功能，最終形成不同細胞類型(例如皮膚細胞、神經元或脂肪細胞)，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。按照醫學教科書的說法：「人體由數萬億細胞構成，已經發現的細胞種類有200多種。」不過真實的數據毫無疑問會比這個數字要高很多。

目前人類基因圖譜的第一個試點性的研究已經開啟。單細胞基因組學領域的技術進步，讓科學家們可以從不同的組織和器官中分離單個細胞，並測量每個細胞的轉錄組或其他重要分子，在過去，測量這種複雜和廣泛的信息幾乎是不可能的。

以前科學家們通過顯微鏡下觀察和了解細胞，近些年可以通過分析數百到數千個細胞的團塊並找到它們的平均性質。然而，儘管大多數細胞所攜帶的基因密碼是相同的，但是它們的命運是被內部激活它們的基因排序所左右的。如果調整基因組中的一組基因，那麼細胞就會變成神經細胞；激活另外一組基因，細胞就變成了跳動的心臟細胞。為了認清每種細胞類型的真實面目，有必要首先分離細胞，然後找出在每個細胞中產生什麼分子。這些分子包含了轉錄組，一種將細胞與體內其他細胞類型區分開的物質。

應用前景何在

利民負責了整個GSK的全球腦神經藥物的研發。他對記者表示：「人類細胞圖譜未來的應用前景廣闊，有三點可以考慮：首先繪製這份重要組織圖無論是對於學術認知還是人體健康都具有積極意義；其次它對了解疾病細胞與健康細胞同樣重要；最後是必須儘快找到一種方法能夠把工業和社會聯繫起來，讓科研領域的進步和社會進步擁有同一個目標，從而幫助改善人類的健康狀況。」

一些科學家認為，人類細胞圖譜或許對於用細胞療法來重新產生缺失或受損組織的作用是無價的，它能夠為目前一些不治之症提供治療方案。比如帕金森，這種疾病是由於大腦持續缺失能夠產生一種叫做多巴胺的化學物質的神經元而導致的。未來的一種治療可能性是在實驗室生產新鮮的能夠產生多巴胺的細胞，然後再把它們注入人腦。

「人類細胞圖譜的意義在於能夠讓科學家做出判斷，把正確的細胞植入人腦。」斯德哥爾摩KarolinskaInstitute的神經學家StenLinnarsson表示，「人類細胞圖譜是生命科學領域很長一段時期以來最為振奮人心的提案，對於健康和疾病而言，細胞是生命最基礎的組成部分，只有對細胞有清晰的了解，才能夠了解病理機制，提供有效的治療方案。」

Regev博士和Teichmann博士所倡導的這樣一份人類細胞圖譜已經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，全球的實驗室必須聯合起來。而一旦這幅圖譜被繪製出來，研究人員將不僅僅能夠發現人體細胞的全部種類，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目，到底為了什麼?有科學家對此提出質疑。美國冷泉港腦神經學家AnthonyZador對記者表示：「擁有足夠的資源(主要是資金)，要繪製出人體所有的細胞類型並不困難。所以我擔心的並不是這能不能實現的問題，而是在全球科研經費如此有限的背景下，這是不是最好的投資。因為和人類基因組計劃的編製帶有很強的目的性不同，人類細胞圖譜的用途並不明確。還有很多同樣重量級的科研項目等待資金注入，那些項目或許更有實際意義。」

在Zador看來，人類基因組計劃(HumanGenomeProject)的編製對於現代生物學的意義是革命性的，不僅僅是因為它所產生的數據，更是因為它撬開了現代基因組排序技術的奧秘。相比而言，全基因組關聯分析(GWAS)的項目讓人失望，這個項目主要是在人類全基因組範圍內找出存在的序列變異，從而為研究複雜疾病提供數據分析支撐。「GWAS項目花了巨大的資金，但是結果並沒有獲得同等的產出，還不如多投一些小的項目。」Zador對記者表示，「人類細胞圖譜最後會具體落到哪個領域，現在也還不清楚。」

巧合的是，Zador正在做的一項研究也是繪製一幅「雲圖」，不過是人腦圖譜。他的團隊通過一項名為MAP-seq的新技術，利用RNA「條形碼」能夠繪製出人腦約850億個神經元細胞之間多達15萬億種連接，有望實現深度神經網路的重大突破。

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