细胞谱系设施效果图。受访者供图
钟南山视频致辞。
3 月 25 日，中国科学院广州生物医药与健康研究院（即“广州健康院”）承担牵头建设的工作。这是国家“十四五”重大科技基础设施——人类细胞谱系大科学研究设施（即“细胞谱系设施”），该设施在广州国际生物岛正式开始建设。
这是首个位于粤港澳大湾区生命科学领域的国家级大科学装置。同时，它也是广州市构建“2+2+N”科技创新平台体系的重要内容之一。
一颗受精卵会分化出形态功能各不相同的细胞，接着这些细胞又会紧密地组织成一个人体。在这个过程中，到底是谁写定了其中的规律，又是谁在执行这些规律呢？细胞谱系设施有希望能够回答这个问题。
细胞谱系设施的首席科学家钟南山表示：希望细胞谱系设施能够产出一批在世界范围内处于领先地位的原创成果；能够培养出一批最为顶尖的人才；能够孵化出一批具有创新能力的企业；从而真正地成为守护人民健康的“国之盾牌”。
解码细胞全生命周期
细胞谱系设施准备三大手段
细胞是生命的基本单元。人体由约 40 万亿个细胞组成。这些细胞从一个受精卵开始，经历了增殖的过程，也经历了分化的过程，直至衰老，这整个动态演化过程就是“细胞谱系”。
解析细胞谱系被视为是能揭示生命发育与演变奥秘的东西，被视为是能操纵生命活动的东西，它被誉为“钥匙”；同时，它也是细胞命运转变的高精度“导航图”。
古有扁鹊凭借“望闻问切”来诊断人体疾病，现今的细胞谱系设施则通过解码细胞谱系去预测疾病以及筛选药物和检验药物。此设施把样品保活存储、空间多组学、先进成像等创新技术以及装置研发当作核心内容，将人工智能等前沿技术进行集成，从而构建出包含发育、疾病、衰老这三大维度的数字化细胞谱系。
这就如同为生命撰写一部细致的“细胞家谱”，使得科学家能够清晰地追踪每个细胞的“前世”，也能让公众清晰地知晓每个细胞的“今生”。广州健康院副院长（主持工作）、研究员，细胞谱系设施总指挥孙飞做出了这样的表示。
为了挑战“生命之问”，细胞谱系设施准备了三大手段:
“全息扫描仪”运用核磁共振成像、CT 以及质谱等多种技术，能够为人类各种组织器官的细胞拍摄出“全景照片”和“全息视频”，将代谢活动以及细胞演变的过程记录下来，进而形成影像组、转录组、表观组、空间组、蛋白组、代谢组、超微结构组这 7 大类数据。
将这些数据进行标准化存储和处理，从而形成组织器官的“细胞谱系数据库”，为每一个细胞开辟一本“超级档案”，这本“超级档案”会记录它的“身高”“体重”“职业”“住址”“社交关系”等信息。
基于海量数据构建的“数字孪生人”，在数字世界中形成了一个高精度单细胞级别的数字生理人大模型。这个模型可以模拟生命发育过程，能够让它“生病”，也可以给它“试药”，通过这些方式探索其中的机理，从而增进人类对疾病的了解。
打造“数字患者”模拟治疗
突破药物研发“死亡之谷”
当前全球创新药研发平均需要 10 年的时间，并且耗费 26 亿美元。然而，临床成功率却不足 10%。其根本原因之一在于，药物研发过程是在动物模型中开展的，无法模拟人类生命系统的反应。
科学家有了数字生理人大模型后，能够回溯疾病细胞谱系的演化，能够模拟疾病细胞谱系的演化，能够预测疾病细胞谱系的演化。不仅可以精准地定位病变驱动的关键靶点，而且可以在数字人体中进行测毒试药，这样有望突破药物研发的“死亡之谷”。
未来，细胞谱系设施有希望能够利用患者的细胞信息构建出一个“数字患者”。它可以预演不同治疗手段在这个“数字患者”体内的治疗效果，从而实现对治疗手段的“量体裁衣”。广州健康院的研究员、细胞谱系设施的副总指挥兼总工艺师陈捷凯表示，细胞谱系设施将会强化 AI 与数据资源的整合，打造出创新模型，并且会与龙头企业开展深度合作，以加速科研成果向临床应用的转化。
在试剂、仪器、软件和数据等方面将产出一批创新性科技成果和产品。
植根广州国际生物岛
聚力打造世界级细胞科学中心
回望近代科学研究的进程，科研范式经历了实验科学这一阶段，接着是理论科学，然后是计算科学，它们是依次递进的。与此同时，科研数据呈现出爆炸式的增长态势，并且大数据和人工智能也在飞速发展。在这样的背景下，一种被称为“大数据科学”的新范式正在兴起。
并建成数字孪生索引的细胞谱系资源库。
细胞谱系设施已被纳入粤港澳大湾区综合性科学中心的建设体系。未来，它将在广州国际生物岛扎根，为大湾区赋予力量，带动全世界。随着细胞谱系设施的建设与使用，全球顶尖的科研人才和团队将会汇聚到广州，进行科学研究和学术交流，共同推动人类细胞谱系研究领域的发展，把细胞谱系设施打造成为世界级的细胞科学中心。设施建成后能在各个方面支撑生命健康领域的理论创新和产业发展，会为研究机构提供服务，也会为高校提供服务，还会为药企提供服务以及为医院提供服务，从而为新型颠覆性医疗技术的诞生打下基础。
钟南山:人类细胞谱系大科学设施是生命科学领域“大国重器”
“共和国勋章”获得者、中国工程院院士钟南山担任细胞谱系设施首席科学家。在细胞谱系设施建设启动会上，他作了视频致辞。
钟南山称：人类细胞谱系大科学设施属于国家“十四五”专项规划的重点项目。此设施亦是粤港澳大湾区首个生命科学领域的国家重大科技基础设施。作为我国生命科学领域的“大国重器”，它肩负着解释生命奥秘的使命，引领着生物医药的变革，还守护着人民的健康。
从古至今，健康一直是人类长久的追求。我国古代的名医扁鹊凭借“望闻问切”之法开启了中医诊疗的初始阶段。如今，细胞谱系设施能够对细胞进行科学解码，为生命绘制出“导航图”。由于多模态的细胞数据与人工智能深度融合，我们有希望实现病理诊断的智能化以及药物筛选的精准化，切实让科技成果惠及众多家庭。
钟南山称：广州实验室作为设施的联合建设单位以及核心用户。它将派出核心骨干力量，与广州健康医院联合组建工程技术中心。此中心要承担设施的重要建设任务，共同把设施建好用好，还要确保设施高质量建设以及高效率运行。
钟南山希望设施能够顺利开工建设，他说：“我们期盼着未来，这座大科学设施的总建筑面积达到 5 万平方米，它能够产出引领世界的原创成果，能够培养出一群顶尖人才，能够孵化出一批创新企业，切实成为保护人民健康的国家‘盾牌’。”
整合:林诗妍
