3月25日，由中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院（簡稱“廣州健康院”）牽頭建設(shè)的國家“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（簡稱“細(xì)胞譜系設(shè)施”）在廣州國際生物島正式啟動建設(shè)。該項目是粵港澳大灣區(qū)首個生命科學(xué)領(lǐng)域的國家級大科學(xué)裝置。

該項目規(guī)劃建設(shè)周期4.5年，總建筑面積超5萬平方米，將繪制人體中全生命周期的細(xì)胞時空演化圖譜，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)療檢測新范式，開辟生物醫(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。

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40萬億細(xì)胞組成，這些細(xì)胞從一個受精卵開始，歷經(jīng)增殖、分化直至衰老的全生命周期動態(tài)演化過程，就是“細(xì)胞譜系”。解析細(xì)胞譜系被譽為揭示生命發(fā)育與演變奧秘、操縱生命活動的“鑰匙”，也是細(xì)胞命運轉(zhuǎn)變的高精度“導(dǎo)航圖”。

古有扁鵲通過望聞問切診斷人體疾病，今有細(xì)胞譜系設(shè)施通過解碼細(xì)胞譜系預(yù)測疾病和篩藥驗藥。該設(shè)施將以樣品保活存儲、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‘細(xì)胞家譜’，讓科學(xué)家乃至公眾能夠清晰追蹤每個細(xì)胞的‘前世今生’?！睆V州健康院副院長、細(xì)胞譜系設(shè)施總指揮孫飛表示。

打破制藥困局，打造虛擬臨床試驗平臺

隨著以ChatGPT、DeepSeek等為代表的AI大模型技術(shù)突破，生物醫(yī)學(xué)進(jìn)入數(shù)字化時代是必然趨勢。

當(dāng)前全球創(chuàng)新藥研發(fā)平均耗時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)過程是在動物模型中進(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)動關(guān)鍵靶點，還可以在數(shù)字人體中測毒試藥，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‘?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。

聚力打造世界級細(xì)胞科學(xué)中心

回望近代科學(xué)研究進(jìn)程，科研范式經(jīng)歷了實驗科學(xué)、理論科學(xué)、計算科學(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)胞譜系的自動化工程產(chǎn)線，包含樣本預(yù)處理、樣品存儲、多尺度成像分析、多組學(xué)分析、數(shù)據(jù)處理和驗證等工藝流程，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。

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)、鏈動全世界。隨著細(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和團(tuán)隊匯聚廣州，開展科學(xué)研究與學(xué)術(shù)交流，共同推動人類細(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)。

新京報記者 張璐

編輯 白爽 校對 王心