人类表型组学：为破解生命密码提供全新思路

原标题：人类表型组学：为破解生命密码提供全新思路

复旦大学人类表型组研究院的工作人员正在测量人体三维数据。受访单位供图

编者按 中国科协日前发布了2024十大前沿科学问题，其中包括人类表型组微观与整体的复杂关联及其机制解密、情智兼备数字人与机器人的研究、作物高光效的生物学基础等。本版即日起推出“聚焦前沿科学问题”系列报道，介绍这些领域当前研究进展及未来应用前景。

为什么很多东亚人喝酒会脸红？为什么每个人的指纹是独一无二的？这些问题的答案，可以从人类表型组学中找到。在国际生命科学界，表型组已被公认为继基因组研究之后，生命科学研究的“最先一公里”。

精密测量人类表型并分析各个表型之间的关联，人类表型组学有望为精准医学、个性化健康管理、新药研发等领域带来革命性突破。

在日前举行的第二十六届中国科协年会上，由复旦大学人类表型组研究院执行院长田梅、助理研究员刘晗等人提出，中国认知科学学会推荐的“人类表型组微观与整体的复杂关联及其机制解密”入选中国科协发布的2024十大前沿科学问题。

“现代生命科学和生物医学的核心问题是揭示复杂人体系统的微观机制。”田梅接受科技日报记者采访时说，如何利用随着各种组学技术发展累积的海量数据，帮助科研人员理解人体发育、增龄、衰老、亚健康及疾病发展的机理，揭示从分子、细胞、组织、器官到整体的跨尺度、多维度表型之间的相互影响，是当前亟待解决的关键科学问题。

整合多学科多层次研究

基因和环境相互作用决定人体的各种特征，这些人体特征就是表型。

“人类表型组是从胚胎发育到出生、成长、衰老乃至死亡过程中，人的形态特征、功能、行为、分子组成规律等所有生物、物理和化学特征的集合。”田梅介绍，表型包括微观表型和宏观表型。具体来说，转录本、蛋白质、代谢物、细胞亚群、微生物等属于微观表型；人的影像学表征、体貌特征、疾病病征、健康状态、环境适应能力等属于宏观表型。

一直以来，人们尝试用多种方法了解人体奥秘。几十年前，生物学家就尝试通过分析基因来研究遗传信息的传递和疾病机理。随着研究的深入，人们发现实际情况要复杂得多。生命现象不仅受基因等内因影响，还受环境等外因影响，既是多因素共同影响下的偶然个例，也会在大量同类样本中展现出一定规律。

面对生物学领域广泛存在的多变量难题，整合多学科、多层次研究的表型组学提供了一个新思路。“当前研究往往聚焦单一种类的微观表型特征，如细胞、分子或代谢物水平的变化；在宏观表型的全景精密测量以及宏观表型之间的关联机制方面，仍然缺乏系统性研究。”田梅认为，想达到对生物系统的全面理解，就要增强整体性和系统性研究，分析不同尺度、不同层次的表型组数据，从而揭示基因、表型等多个层次之间的相互作用和调控网络。

成功绘制首张“导航图”

“测一切之可测，并使不可测为可测”，用伽利略的这句名言来概括人类表型组研究恰如其分。

“对人类表型组的一站式检测与分析是表型组研究的主要趋势之一。”田梅介绍，复旦大学已建成全球首个跨尺度、多维度、一站式人类ඤ