绘制细胞起源图谱 探索生命规律
近日,在广东广州启动建设的人类细胞谱系大科学研究设施备受关注。该设施建设是国家"十四五"重大科技基础设施项目,由中国科学院广州生物医药与健康研究院牵头承建,预计建设周期为4.5年。这一国家级科研平台将致力于绘制涵盖发育、疾病、衰老三大维度的动态细胞图谱,并构建数字细胞人工智能大模型,为生命科学研究提供新的国之重器。
解读"人类细胞谱系",首先要认识细胞作为生命的基本单元。人体由约40万亿个细胞构成,从受精卵开始,经历增殖、分化到衰老的全生命周期动态演化过程,最终形成复杂的细胞谱系系统。
这个庞大的细胞谱系不仅记录着细胞的生命历程,还包括其空间位置信息、可生成的蛋白质种类、内部结构特征等多维度数据。无论是成熟健康的细胞,还是处于发育中、病变或衰老状态的细胞,都将被纳入研究范畴。当海量细胞数据被整合分析后,科学家有望揭示生命演化规律、阐明疾病发病机制。
建设这一大科学装置的目标是服务重大科技问题的突破和全人类福祉的提升。通过追踪每一个细胞的"前世今生",构建完整的"细胞家谱",其重要应用之一就是开发"数字生理人"技术。
当前新药研发面临耗时长、成本高且成功率低的问题,这在很大程度上是因为依赖动物模型难以准确模拟人类生理反应。而通过利用患者真实细胞信息打造的"数字生理人",可以在虚拟环境中测试不同治疗方案的效果,从而实现更精准的诊断与治疗。
这一技术将为我国蓬勃发展的数字人产业注入新的活力。据统计,目前全国已有超过114万家相关企业,预计到2025年,数字人带动产业市场规模将达到6402.7亿元,核心市场规模也将达到480.6亿元,展现出强劲的发展势头。
政府的主动作为与市场力量的自发选择相辅相成。一方面通过大科学装置这样的"有形之手"布局前沿科技,另一方面依靠市场需求驱动数字医疗等新兴产业蓬勃发展。这种合力将推动科技创新与产业创新深度融合,为社会发展带来持续动力。
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