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人类细胞图谱计划首批项目 清华张学工入选

2017-10-18 09:24:20

据澎湃新闻10月17日报道,美国当地时间16日,Facebook创始人马克·扎克伯格与其夫人普莉希拉·陈宣布,将成立陈-扎克伯格基金会(Chan Zuckerberg Initiative,CZI),资助“人类细胞图谱计划”的首批38个项目。清华大学自动化系模式识别与生物信息学教授张学工带领团队,成为其中唯一的中国身影。

人类细胞图谱计划,这项被Facebook创始人马克·扎克伯格称为可与“人类基因组计划”媲美的国际科研项目,即将开展预研究。这个项目将充当人类基因组计划的“探路人”,对“人类细胞图谱计划”的关键问题进行探索。

细胞是构成生命的基因单元。“人类细胞图谱计划(Human Cell Atlas,HCA)”所设想的是系统地描绘人体细胞图谱,对人体中所有(约37万亿个)细胞进行分类和测序,并通过这把钥匙,来加深对疾病诊断、监测、治疗的了解。

几个月前,来自六大洲的481个研究团队提交申请,多领域专家进行评审,最终38个来自8个国家的研究团队获得陈-扎克伯格基金会的认可,将各自独立展开相关研究。

其中,唯一来自中国的,是张学工的项目。10月17日,张学工接受了澎湃新闻的采访。这是张学工第一次参与大型国际科研项目,任务是“研究单细胞测序分析的生物信息学全景,为项目的后续发展提供基准参考”。

张学工于1994年在清华大学获得模式识别与智能系统专业工学博士学位,现为清华大学自动化系教授、生命学院和医学院兼职教授,以及清华信息科学与技术国家实验室(筹)生物信息学部主任、生物信息学教育部重点实验室副主任。

张学工 图:澎湃新闻

“对我自己和我的小团队来说,能入选这个计划的首批项目当然是非常高兴的事,但今天得到的关注也超出了我的预期,我感觉到大家对这个项目的预期很高,所以压力很大。”张学工说。

尽管因责任重大而连叹压力太大,但张学工意识到,“人类细胞图谱计划”是科学发展的必然。他将其重要性类比成解剖学在当今医学中的地位,“离开了对人体解剖学的认识,我们对健康和疾病的认识就只能停留在表面和局部。”

张学工向澎湃新闻表示,目前,他承担的这一项目全由陈-扎克伯格基金会赞助,但不方便透露具体的资助金额。“CZI希望业界把关注点放在项目本身、背后的学者和研究机构上,而不是具体的资金分配上。”

2016年9月,扎克伯格夫妇曾宣布,将在未来10年捐赠30亿美元,希望在本世纪末用于治愈、预防和更有效地对抗人类疾病,引起社会关注。“人类细胞图谱计划”正为其规划的一部分,于同期宣布开启。

张学工透露,目前,38个项目的研究期限为一年,或在2018年1月正式启动,届时将在美国旧金山举行启动会。

澎湃新闻:此次的38个项目是怎么选出来的?国内有多少团队参选?

张学工:评选过程我不了解。根据CZI基金会昨天提供的信息,这是人类细胞图谱(HCA)计划的首批项目,共收到了来自六个大洲的481项申请。

CZI内部专家和邀请的多学科外部专家(包括遗传学家、基因组学家、分子生物学家、医学家、细胞生物学家、生物化学家、系统生物学家和生理学家)对这些申请进行了评审,最后选出了首批38个项目(还有个别项目未决定),这38个项目来自北美、欧洲、亚洲和非洲的8个国家。国内还有其他哪个团队参加了申请,我无处了解。

澎湃新闻:项目资金除了来自扎克伯格夫妇成立的慈善组织,是否还有别的来源(比如来自中国官方的资助)?资助力度是什么样的?

张学工:我这个项目目前还没有,其他项目情况我不了解。CZI目前不希望公开对这批项目的资助力度,不管是具体项目还是这批38个项目的总力度。CZI希望业界把关注点放在项目本身、背后的学者和研究机构上,而不是具体的资金分配上。

对我自己和我的小团队来说,能入选这个计划的首批项目当然是非常高兴的事,但今天得到的关注也超出了我的预期,我感觉到大家对这个项目的预期很高,所以压力很大。

澎湃新闻:此次的38个项目是第一批,预计何时正式开展?有大致的完成时间吗?

张学工:这次宣布的是第一批项目,在整个计划中算是预研究项目(pilot projects),项目期限是一年,应该是2018年1月份算是正式启动,到时我们会在旧金山有一个启动会。这是我第一次参加这种大型国际计划,具体的组织方式我还需要学习。

澎湃新闻:“人类细胞图谱计划”是要完成什么任务?重要性在哪儿?尚未攻克的难题是什么?

张学工:按我的理解,HCA计划是一个宏大的国际合作研究计划,旨在建立健康人体的所有细胞的图谱(我理解应该是指分子层面上的图谱),这将成为研究健康和疾病的基本参照。

这样一个项目,实际上是科学发展的必然。世界各地的科学家对人的不同器官、组织、细胞类型,用各种实验手段开展了很多研究,将这些研究集成到单细胞生物学上,构建所有细胞的分子图谱,应该是认识整个生命系统的必不可少的基础。

当然,这样一个目标绝非轻易可以达到,尚未攻克的难题很多,但现在说什么是关键难题恐怕为时过早。我想在整个大计划的开始,先做一批预研究项目,正是对其中的关键问题进行探索,所以这第一批的项目肩负着探路者的重大责任。

从我的角度看,虽然各种高通量和单细胞生物学技术飞速发展,但我们对所产生的数据的性质和特点的认识并不充分,对它们进行系统扎实的生物信息学研究是整个计划中非常重要的基础。另一方面,由于人体系统的复杂性和每个细胞本身的复杂性,这个目标中的图谱一定是包含多个维度的信息的,如何将他们整合也是一个重要的生物信息学挑战。

澎湃新闻:您的项目归在“技术发展”一类,能介绍您的团队在“人类细胞图谱计划”中主要负责什么工作吗?

张学工:不管是哪种类型的细胞,对它们的观测和分析都需要一些共同的技术,研究这些技术就是“技术发展”这一类的基本定位。

我的研究领域是生物信息学与机器学习,在这个项目中的主要目标是,研究单细胞测序分析的生物信息学全景,为项目的后续发展提供基准参考。具体来说,我们将对单细胞测序数据的数学模型、差异分析、聚类分析等核心生物信息学方法进行系统的研究,希望能为整个计划在这方面提供基础和参照。坦率说,因为面对的是共性的基础技术问题,在整个项目中责任重大,我感觉压力很大。

澎湃新闻:有人将这和“人类基因组计划”相比,您怎么看?

张学工:人类基因组计划是完成了一个“标准的”人的参考基因组,但每个人都是由多种类型的细胞构成的,不同细胞有着非常不同的生理特性,其背后是非常不同的分子特性。了解人的参考基因组对于认识细胞和人体都是至关重要的,但并不能回答关于不同组织、不同器官如何工作的机理。

另一方面,世界各地的科学家对人的某些疾病组织和细胞开展了很多研究,但没有系统的对健康细胞的分子图谱的认识,这些疾病研究缺少系统的基本参照。HCA计划就是要构建这样的系统的人类细胞图谱。

其重要性可以类比解剖学在当前医学中的重要性,离开了对人体解剖学的认识,我们对健康和疾病的认识就只能停留在表面和局部。HCA计划的目标可以说是通过细胞图谱的构建,开启分子水平上人体解剖学的新认识和新的思维方式。

需要说明一下,这些认识大都是我个人目前的理解,可能不全面甚至不正确,我需要不断学习。

(澎湃新闻 王盈颖)

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来源:澎湃新闻 | 责任编辑:徐乾昂
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