探索人類科學前沿,匯聚美、歐、澳、亞等地區十多個國家的尖端智慧,一個國際級“大計劃”落地廣州。
人體蛋白質組導航國際大科學計劃(下稱“π-HuB計劃”)已通過科技部黨組會審議并先行在全球科學界發起。9月22日,廣東智慧醫學國際研究院作為π-HuB計劃國際執行總部的常設機構揭牌。這是大灣區首個國際大科學計劃的國際執行總部。
積極提出并牽頭組織國際大科學計劃和大科學工程是國家的重大決策部署。作為首個生物醫藥領域國家大科學計劃培育項目,π-HuB計劃是由我國科學家領銜發起并主導,得到國內外科學界廣泛響應和支持的國際大科學計劃。
大科學計劃為何有“一呼百應”的魅力?其落地廣州又意味著什么?
何為“國際大科學計劃”
“判斷現代大國的強盛與否,首先要看它能否成為全球科學中心,能否發動技術革命。”今年初,π-HuB計劃首席科學家、中國科學院院士賀福初在接受媒體采訪時這樣提到。
當今時代,大規模的科學研究活動脫離了早期的作坊式科學探索及“勝者全得”的個人激勵機制,伴隨著巨大的人力物力投入,必然要求前期根據項目構想及目標制定計劃,并依計劃實施。
大科學計劃主要具有投資強度高、多學科交叉、大科學實驗設施(設備)昂貴且復雜、研究目標宏大等特點,其復雜程度、經濟成本、實施難度、協同創新的多元性都需要通過多個機構或國際科技創新主體合作共同實施才能完成。
“大科學計劃需要調動全國甚至全球的科技力量,通過協作式的聯合科學攻關,達成計劃的既定科學目標,這種模式可以帶來國家科技力量的迅速騰飛。”賀福初表示。
因此,不妨簡單理解:大科學計劃肩負著匯聚全球智慧、推動地區邁向全球科學中心的使命,同時也體現了一個地區或國家在全球科技創新領域的號召力、輻射力。
上個世紀,人們耳熟能詳的曼哈頓計劃、阿波羅計劃,以及人類基因組計劃等大科學計劃,吸引了全球大量的頂級科學家赴美研究,助力美國迅速成長為全球科學中心。
改革開放以來,我國有重點地選擇參與了人類基因組計劃(HGP)、國際大洋發現計劃(IODP)、國際熱核聚變實驗堆(ITER)計劃等大科學項目。近年來,國內科學家也在探索牽頭發起計劃研究,如深時數字地球國際大科學計劃。
放眼粵港澳大灣區,廣州匯聚國家戰略科技力量,擁有突出的基礎研究能力,在大灣區基礎研究合作中也處于核心地位。要扮演好“領頭羊”的角色,近日發布的《廣州藍皮書:廣州創新型城市發展報告(2023)》進一步指出:
“廣州可探索聯合深圳、香港、澳門及其他城市,圍繞生命科學、材料科學、環境科學、海洋科技等領域,逐步培育具有發起潛力的大科學計劃,并在合適的時機共同發起面向全球的‘大灣區國際大科學計劃’。”
探索不盡的“π”
人類基因組計劃全面推動了遺傳學研究、疾病機制研究和藥物靶標發現,堪稱繪制了一部人類生命密碼的“天書”,但如何解讀這本“天書”,成為科學家更加關注的問題。
在人類基因組圖譜完成之際,一批基因組學學者不約而同發出呼喚:“用蛋白質組學解讀基因組這部‘天書’。”于是,“人類蛋白質組計劃(HPP)”應運而生。
“同一個體不同器官、同一器官不同細胞的基因組是相同的,蛋白質組卻可以千差萬別。”廣州實驗室楊靖研究員介紹,“我們不僅要從器官層面,也要從分子細胞層面,以及在不同因素、狀態(疾病、環境、遺傳因素)影響下,對人體系統進行描繪。”
在前期研究基礎上,2020年經科技部遴選評審立項,π-HuB計劃成為首個生物醫藥領域國家大科學計劃培育項目,同年11月在廣州正式啟動;2021年8月,用于支持π-HuB計劃的智慧醫學大科學設施預研項目落地廣州。
據楊靖介紹,以“π”為名,源于這項大科學計劃的四大特質。
首先,對于圓周率的求解,是一項古今中外學者的共同追求,象征著大科學計劃的“共識性”。
其次,達芬奇的人體畫中曾用到circle(圓)的元素,無論是畫作還是大科學計劃,都是旨在“描繪”人體。
再次,π是一個無限不循環小數,寓意著科學的無盡探索。
最后,π諧音“派”,意味著科技的共同參與、成果的“共享”。
π-HuB計劃旨在繪制人類全生命周期、全球性重大疾病及代表性膳食模式、生存環境的蛋白質組圖譜,解析人類蛋白質組構成原理和演變的規律,探索生物醫學大數據從信息知識到智慧的路徑,實現人體蛋白質組定位系統的精確空間定位、準確狀態定性和人體從非健康狀態到健康狀態的精準導航。這項大科學研究將為人類健康管理、科學養生以及疾病精準防控診治提供全新理論、技術和方法。
“通俗來講,有了π-HuB計劃這個‘人體導航系統’,我們就可以從細胞層面預測人體狀態、預判疾病風險,并及時給到健康警示。”楊靖解釋道,“同時,π-HuB計劃還有助于明確從疾病狀態向健康狀態回歸的路徑。”
廣州有“慧眼”
在很多專家看來,π-HuB計劃如同人體蛋白質組“宇宙”的“北斗”導航系統,創造人體全生命周期的精準防控診治策略。
該計劃得到了廣東省人民政府、國家自然科學基金委的聯合推薦,并于2022年12月初正式向全球科學界發起合作倡議,2023年5月向全球發布白皮書1.0版本。
目前,π-HuB計劃已順利通過科技部專家綜合論證、科技部黨組審議、部長專題辦公會,在國家層面已全面通過科技部審議且獲得認可。此后,廣東省、廣州市、黃埔區各級政府也明確,將從匹配資金、配套措施、國際總部建設等方面提供全方位支持。
在以賀福初院士為首的中國團隊的組織帶動下,π-HuB計劃吸引了一批具有全球影響力的國際組織和科學家加盟,組建了生命組學、臨床醫學、數據科學、人工智能等領域的20余位兩院院士領銜的頂級人才團隊。同時,該計劃與國家蛋白質科學中心、鵬城云腦、人類細胞譜系等國家戰略科技力量建立合作,其中多項“科技重器”分布在珠三角。
廣州市、黃埔區配套啟動了“慧眼”大科學設施預研。“慧眼”大科學設施是以大隊列、多維度的生命組學數據生產和智能計算體系為主要載體,通過軟硬件融合與人工迭代,創建的全球第一個“碳—硅”融合智能終端大科學裝置。該大科學設施為π-HuB計劃的開展奠定了關鍵基礎。
新揭牌的廣東智慧醫學國際研究院(下稱“研究院”)是新型研發機構,是聚集全球科研力量、統籌國際和區域性科技資源、推動國際科研與經濟合作的重要載體,全面負責國際大科學計劃的規劃、統籌、協調與推進。研究院現已完成20余個圍繞我國常見高發疾病的防診治等重大臨床科學命題的慧眼種子項目,累計隊列樣本超過1萬例。
π-HuB計劃的國際執行總部落地廣州,一方面是由于大科學計劃的跨學科、跨領域、跨組織特性,需要在國家中心城市最大限度調度創新資源;另一方面,廣州本身良好的科技產業基礎和全方位支撐,為大科學計劃進駐打好了前站。
(記者 李鵬程)
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