第18届国际基因组学大会上海分论坛举行——20年，人类基因组计划改变了什么？

2003年4月14日，由美英法德日中6国科学家共同参与、耗资30亿美元、历时13年的人类基因组计划宣告完成。在这场不亚于曼哈顿计划、阿波罗计划的超级科学工程中，人类23条染色体上2.5万个基因、30亿个碱基对的“生命天书”，首次露出了全貌。

2023年4月12日至28日，正值“人类基因组计划”完成20周年，第18届国际基因组学大会陆续在张家界、北京、西安、伦敦、南京、温州、上海、深圳、新加坡和杭州举办。其中，由上海市生物医药技术研究院主办、上海芯像生物科技有限公司承办的上海分论坛4月21日在上海科学会堂举行。中国红十字会会长、中科院院士陈竺向第18届国际基因组学大会及上海分论坛发来贺信。第18届国际基因组学大会组委会主席杨焕明院士特地发来祝贺视频，上海市科委主任骆大进、上海科学院院长秦文波出席并致辞。

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在当天的会议上，中科院院士赵国屏指出，人类基因组计划开启了生命科学的大数据时代，奠定了生物信息学、精准医疗、高通量基因测序等新学科、新技术的诞生基础。而如何使用好基因组-蛋白质组-代谢组的海量数据，将决定生命科学和医学能否进入一个全新的发展阶段。

人类基因组刻下“中国印记”

人类基因组计划源于诺贝尔奖获得者、美国病毒学家雷纳托·杜尔贝科在1986年发表在《科学》杂志的一篇短文。在这篇只有两页纸的短文里，他提出想要了解肿瘤，必须关注细胞的基因组。与其逐个破解基因，不如从基因组测序入手更为有用。尽管当时生物实验大多使用小鼠等模式动物，但破解人类的基因组显然更为直接。

然而，对于当时的基因测序技术来说，要完成人类基因组测序，无疑是一个天方夜谭。“80年代中期，我正好在美国攻读研究生。”赵国屏清楚地记得，“一个美国研究生要测一个基因，他花了整整7年才测出来。只要测出一个基因，就可以研究生毕业了。”

要测量一个完整的人类全部基因组序列，需要汇聚全球科技力量。1990年，美国提出了人类基因组计划。1994年，中国启动了基因组研究。1997年，谈家桢上书中央，呼吁保护我国遗传资源，建议加快我国人类基因组研究进度。1998年，国家人类基因组南方研究中心、北方研究中心，华大基因研究中心等陆续成立。以这些机构为核心，中国承担了国际人类基因组计划中的“两个1%”：完成1%人类基因组dna的测序，克隆和鉴定1%人类基因cdna。

最终，中国不仅按时完成1%基因测序任务，还超额完成cdna克隆和鉴定任务，仅南方中心就贡献了超过6%的cdna鉴定。赵国屏高度评价了中国参与“两个1%”意义：“我记得当时有人反对中国参与人类基因组计划，说反正这些数据都会公开，只要拿来研究就行。然而现在我们已经知道，如果当时不参与，即使把数据放在眼前，也有可能看不懂。”

南方中心首任主任、曾担任国家卫生部部长的陈竺贺信中指出：“20年来，在人类基因组计划实施过程中建立起来的基因组学、生物信息学技术等前沿科学技术，对全球生物相关学科和产业的发展，起到了巨大推动作用，并持续深化遗传学、生物化学、分子生物学和信息科学等多学科合作的大科学融合，推动诞生生命科学和医药、农学、生物制造和生态学的大数据时代。”

生命科学进入大数据时代

“在人类基因组计划之前，只有天文学、粒子物理学的研究才会产生大数据，现在轮到了生命科学。”赵国屏说，从基因组的tb级数据，到多组学的pb级数据，再到临床研究的eb级数据，以及今后个体“全周期”“多组学”产生的无法估量的数据，如何将这些大数据合理收集、分析、使用，已经成为生命科学家们的新挑战。

一旦能够将基因组、蛋白质组、代谢组、临床等数据进行有效整合，将对生命科学研究产生颠覆性影响。赵国屏以英国健康数据研究为例，该国整合了健康数据，在全国布置了6个研究中心、22个大学的数据网络，“有一位医生的研究，原本需要20年的时间，但借用这个数据网络，只花了两周时间就获得了药物数据。结果，他利用这个数据结果，治疗了一批肿瘤病人、同时发表了一篇高水平的论文”。

越来越多的中国科学家也开始从生命科学大数据中获益。复旦大学附属肿瘤医院邵志敏教授研究团队联合南方基因中心（现上海市生物医药技术研究院）黄薇教授团队等，绘制出目前世界上首个三阴性乳腺癌“肿瘤特异性转录本”图谱，并凭借“复旦分型”精准治疗策略指导，将既往“无药可医”的三阴性乳腺癌疗效提升近三倍。

复旦大学附属儿科医院副院长周文浩发起“中国新生儿基因组计划”，建立了全国共享的中国儿童罕见病数据库，“这个数据库里有国内真实的罕见病源头数据，其中包含了300万个点位、4000个表型条目”。

新技术实现快速、便宜的基因组测序

在人类基因组计划完成20年后，基因测序正在变得越来越容易。目前主流的高通量测序技术（ngs），可以实现边合成边测序，大幅度降低了大规模测序费用。2021年，英国牛津纳米孔公司宣布发明了第三代测序技术，不仅可以将测序成本实现1000美元基因组目标，还可以将测序设备实现口袋式便携。

作为上海分论坛的主办方，由上海计生所、上海人类基因组研究中心（国家人类基因组南方研究中心）、上海生物信息技术研究中心三家单位合并组成上海市生物医药技术研究院，期待面向国际基因组学研究的科学前沿、面向我国生物医药发展的重大需求，积极参与人类基因组测序和基因识别的国际竞争与合作，开展有我国特色的医学基因组学研究。

在基因测序领域，上海生研院注重发挥好原有技术人才优势，全力打造和推动基因技术产品“产学研用”全产业链搭建，同时高度重视数据安全及产业上下游仪器和试剂原创性开发与应用推广。

该院与国内有关科技企业成立联合实验室，开展了自主知识产权国产纳米孔测序仪的开发和应用研究，利用国产测序仪快速、精准、经济的特性，推动基因检测效率及质量的提升和成本的下降，努力实现基因检测关键设备的安全性和可控性、小型化、低成本。

上观号作者：上海科技