2016年，人类细胞图谱计划发布，目的是以细胞为单位绘制人体图谱，意义可与以基因为单位绘制图谱的人类基因组计划相比拟。2018年，美国国立卫生研究院(NIH)发布人类生物分子图谱计划并启动首批研究资助项目。2019年10月9日，《自然》杂志对NIH共同基金的HuBMAP计划进行了介绍。

    为解决疾病难题，20世纪90年代，人类基因组计划启动。这个耗时13年花费逾30亿美金的项目，破译了一个人的基因组。2010年，千人基因组启动，读取了2500多个人的基因。这两个国际大型科研计划的着眼点都是基因，而要分辨生命活动基本单位——细胞的区别，还要以细胞为单位进行研究。

    于是，科学家们向人体微观研究发起了第三次冲锋。这次的目标是人体所有的细胞。2016年，“人类细胞图谱计划” 发布，并于次年得到扎克伯格的资助，目的是以细胞为单位绘制人体图谱，意义可与以基因为单位绘制图谱的人类基因组计划相比拟。2018年，NIH发布人类生物分子图谱计划（HuBMAP）并启动首批研究资助项目。这一计划聚焦各个组织的单细胞分子图谱研究，为人体组织功能图谱绘制打下基础，同样意义非凡。

    2019年10月9日，《自然》杂志发表了一篇题为“The human body at cellular resolution: the NIH Human Biomolecular Atlas Program”的文章，对NIH共同基金的HuBMAP计划进行了介绍。

    文中提到，技术进步让我们能以前所未有的空间和分子分辨率构建组织的三维地图。在接下来的7年里，HuBMAP计划将建立一个共同协调框架，通过支持技术开发、数据采集和详细的空间制图的方式，在单细胞水平上全面绘制人体图谱。

    HuBMAP将与多项基金会、科研计划、财团、生物医学研究组织广泛协作，共同构建健康或疾病情况下的三维人体分子和细胞图谱。

    NIH之前资助过一个叫GTEx的类似计划。GTEx的目标是对约1000人的人体组织的DNA差异和表达差异进行全面分析。而HuBMAP则侧重于对少量个体进行检测，以制定在单细胞水平生物分子的三维分布图谱。

    HuBMAP的组织和分支

    HuBMAP计划拟组建三个科研中心：组织检测中心，HuBMAP整合、可视化、互动化中心，创新技术小组（信息技术开发和快速技术应用）。

    组织与数据生成

    HuBMAP计划的组织检测中心将收集来自不同种族的多年龄段的正常器官/组织样本。

    为了绘制单细胞水平的分子图谱，拟采用两种技术进行检测：多组学方法检测基因序列和基因表达状态，荧光显微镜、断层FISH、成像质谱、质谱流式细胞术方法确定生物大分子的空间定位。

    构建跨尺度的完整组织地图

    HuBMAP计划会整合从宏观到微观多层面，例如，解剖、组织、细胞、生物大分子、基因组，包含多个被测个体的三维生物分子图谱信息。为了整合多个被测个体的三维生物分子图谱数据，HuBMAP计划制定了一个通用坐标架构。

    技术开发与实施

    对同一种组织中的多种生物分子的空间定位进行高解析度、高灵敏度、高特异性的检测，是HuBMAP计划的关键检测目标。目前没有单一技术可以完成这一检测目标。创新技术小组的核心任务是对相关技术进行开发以突破现有的技术限制。

    挑战

    该计划面临的挑战包括：大量样本的收集、保存、处理，需要对一些未知的没有成熟检测方法的功能分子进行检测，对海量数据进行整合并建立可被生物学家使用的互动可视化界面，如何确定待检测组织和待开发技术的优先级。

    报告指出，构建人类单细胞水平的三维生物分子图谱，是推进人生物学研究和精准医疗的关键举措。这些数据将重新定义细胞类型、细胞之间的关系、细胞与组织间的关系。在这个从未有过的解析度上进行诊断、建模、检索和靶向药物干预，将会是一次革命性的医疗进步。

    （作者系华大基因CEO，哥本哈根大学博士，基因组学研究员，大连理工大学兼职教授，第三届中国人类遗传资源管理专家组成员，主持或参与了上百个国际基因组合作项目，2019年9月获评第二届广东十大科学传播达人，著有《生命密码》等书）