如果你的耳垂处有折痕，说明你很容易患上冠心病；如果一个欧洲的白人朋友耳聍湿润可能预示着他会有狐臭；如果一个中国人喝酒容易脸红，那你要注意三件事：你可能易患食管癌、高血压，而且急性心梗时舌下含服硝酸甘油片的治疗效果差……

这些不是“伪科学”，这三个例子恰恰是说明表型与人类健康之间关系的最简单而典型的例子。

在今天晚上的“未来说·执牛耳者”中，复旦大学常务副校长，中国科学院院士金力现身，为大众解读了他担任首席科学家的市级科技重大专项“国际人类表型组计划（一期）”项目。

所谓人类表型组计划，就是要对大规模的人群样本，开展从微观到宏观跨尺度、全周期的人类表型系统精密测量，从而发现基因与人体的各类生物学性状-即表型之间、以及微观表型与宏观表型之间的关联与相互作用，继而进一步精确解析表型与健康的关系。

金力用这三个简单的例子让人一目了然地就了解到了人类表型组计划的意义之所在。

一个人的耳垂处有折痕之所以会容易患上冠心病，是因为研究发现，耳垂折痕这一外观表型和冠心病易感性这个疾病表型，都和MRPS22基因位点有关，因此这两个表型之间就有了关联。

而第二个例子则是由于ABCC11基因位点同时调控欧洲人的耳聍类型和狐臭，所以两者之间产生了这样的关联；

而如果一个中国人喝酒会脸红，那么他可能容易患食管癌、高血压，而且急性心梗时不能使用舌下含服硝酸甘油片治疗。因为，金力课题组的研究发现，东亚人中有36%的人喝酒脸红，导致“脸红”这一宏观表型的内在、微观表型因素在于——乙醛脱氢酶2的失活。而具有乙醛脱氢酶2失活这一表型特征的人，又具有食管癌、高血压的易感性，并且对硝酸甘油片不敏感。因而，从健康管理的角度说，喝酒脸红的人，平时应该尽量不喝酒，且如果发生急性心梗，常用的舌下含服硝酸甘油片治疗对其无效，要换用其他治疗方案。

“所谓表型就是生命体的生物特征。可以说，表型无处不在。”金力举例称，以我们每一个人为例，从外表单眼皮还是双眼皮、鼻子的形状、肤色的深浅到我们体内心、肝、脾、肺、肾的各种指标，再到我们常见的胆固醇、血脂、血糖、血压等类生理、生化、代谢指标等都是表型。

所有这些林林总总的表型全部统合起来，就是表型组。用科学的语言讲，表型组就是，生物体从微观-也就是分子组成到宏观、从胚胎发育到衰老死亡全过程中所有生物特征和性状的集合。

基因与环境共同作用决定了人类的表型

金力更进一步解释，科学研究发现，基因与环境的相互作用共同决定了人类的表型。

从根本上说，科学家希望通过表型组为核心指征，对人体开展大规模系统精密测量，通过建立微观表型与宏观表型的关联，绘制出人类表型组参比图谱——这一图谱相当于为科学家未来探索生命科学“世界”提供了一张“导航图”。

国际人类表型组计划倡议就是希望生命科学研究可以从传统研究范式，走向以数据为引导的研究范式，从基因组为中心的研究范式，走向以表型组为中心的研究范式。

这就好比有了船和导航技术，人类可以走遍世界；有了天文望远镜和航天器，人类可以探索宇宙；人类表型组计划，就提供了这样一种未来探索人体内部世界的关键工具，有了它，人类才能更好地探索生命的“小宇宙”。

金力说：“我们相信，在全世界科学家的共同努力、协同创新之下，一定能够破解表型组——这一人类健康的关键密码’,为精准医学、智慧医疗和精准健康管理提供坚实、有效的科学支撑。”

国际人类表型组计划已酝酿多年并已在快速推进之中

据金力介绍，这个上海市科技重大专项是2017年底获批的。截至目前，这个大科学计划正在稳步推进之中。目前，其最重要的工作成果之一就是在张江复旦国际创新中心建成了全世界首个跨尺度、多维度人类表型组精密测量中心，这为我国乃至全球开展表型组研究打造了先进的工具和平台。

首批1000个健康自然人，每人测量超过2万多个表型

据金力介绍，目前核心自然人群队列的全景测量项目已经全面启动，即对1000个健康的自然人，每人测20000多个表型。同时，一批应用示范项目也已启动，将对超过10000人的特定人群进行专门类型，包括针对一些疾病的表型研究。而一些最新研究成果已经发表或即将发表。

如复旦大学的陈兴栋对华山医院的上海老年研究队列的部分样本做了分子表型测量，发现血清中谷氨酰胺和O-乙酰糖蛋白两种代谢物水平升高与五年后老年痴呆发生风险正相关，而谷氨酸、酪氨酸、甘氨酸等5个氨基酸水平与痴呆发生风险负相关。这一成果的意义在于，通过微观表型精密测量有望发现人体血液中痴呆症的早期诊断表型标志物，这为易患痴呆症人群的早发现、早干预提供了新的研究思路。

又如，另一个刚刚发表的成果揭示了，利用中国原创的新技术，证实能够在血液的游离DNA中发现结直肠癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌等5种常见恶性肿瘤的ctDNA甲基化标志物，从而实现对癌种的早期精准筛查。对相关血样的早筛发现比病人的临床确诊提早了4年，这对肿瘤的治疗是有很大意义的。

为什么每个人要测那么多表型？

我们测量的表型包括人体外观、体成分与骨密度、皮肤及其附属器、感官、语音、生物电、心理、人体代谢、中医表型、睡眠表型等等，同时我们也进行生物样本的采集。

测量那么多表型是为了更好、更细致地比较、描绘健康人的表型参比图谱,从而界定什么是健康状态。同时，通过深度测量，发现健康状态与疾病状态的表型指标差别——即发现疾病的新的表型标志物。

平时，可能我们去医院做血液检测、尿液检测，最多也就100多个指标或者几百个指标。但是一管尿液在我们的平台可以检测2000多种生化指标，一滴血我们也能精确检测出数千种表型指标。

从测量深度上看，不断力求测得更准、测得更深、测得更全、测得更快，不断扩大可测量的表型种类。用著名科学家伽利略的话来说就是：“Measure what is measurable, and make measurable what is not so.”——“测一切之可测，并使不可测成为可测”，这也是开展人类表型精密测量的研究者孜孜以求的目标。

曾经束缚了生命科学发展的人体精密测量仪器研发如今与表型组研究正相互促进

金力说，表型和基因是不一样的。基因是保存和延续生命信息的载体，而表型覆盖了从微观到宏观的全尺度，类型多种多样，包括核酸、代谢物、蛋白质、细胞、器官到我们的外形体貌，乃至心理、疾病易感性等等。

但是，也是因为表型的这种跨尺度性和复杂性，使得要精密、系统的测量表型要比基因检测复杂和困难的多。

30年前，由于技术手段不够发达，生命科学研究在方向选择时，决定向基因组聚焦：寻找基因与表型的关联，这就诞生了“人类基因组计划”。

但是，基因组研究也有很大的局限性，基因组研究无法单独实现精准解构人类健康原因这一重要任务。

这就需要多维的、跨尺度的表型组研究。而技术的发展，使现在对人类表型组可以进行系统精密的跨尺度测量了。而大规模测量会产生海量的数据，科学家可以借助大数据科学的方法，对这些数据进行分析，继而发现还未被人类发现的各种基因-表型-环境之间的关联机制与相互作用。所以表型组研究是大数据和人工智能时代的生物学，将支撑我们更加精准地管理和干预人体的健康。

要把各个尺度、各个类型的人类表型精密测量集成在一个大平台上完成，这是一项开创性的工作，很多表型可能是第一次有科学家想要去系统、精准的测量。

因此，当下的研究也正推动了人体精密测量技术与设备的自主开发，并取得了一定的成果，甚至带来了一系列新型设备。比如上海交大生物医学工程学院殷卫海教授团队研发了人体荧光测量仪。比如复旦大学他得安教授团队研发的骨超声诊疗仪，通过超声方式，对骨骼、骨关节有关的表型进行无创检测，还可以辅助治疗。这一设备获得2019年日内瓦国际发明展金奖。

据介绍，由科技部社发司、中国生物技术发展中心指导，由金力担任院长的上海国际人类表型组研究院和中国医疗器械产业技术创新战略联盟联合承办的“人体精密测量专场赛”将于9月亮相第三届中国医疗器械创新创业大赛。

作者：姜澎

编辑：吴金娇

责任编辑：樊丽萍

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