近日，《自然》杂志在线发布了中国科学家领衔发起，十八国科学家团队共同参与的人体蛋白质组导航国际大科学计划（简称“π-HuB计划”）白皮书。该计划旨在通过国际合作绘制人类全生命周期的蛋白质组图谱，解析蛋白质组演变之谜。

人体蛋白质组图谱正被绘制

为了破解这些“生命密码”，科学家很早就开始了基因组研究探索之旅。1990年，雄心勃勃的“人类基因组研究计划”启动，旨在解析人体所有的基因序列。到2003年，科学家成功完成了对人类基因组中30亿对碱基序列的全部测定。研究绘制的人类基因组图谱揭示了生命本质和遗传机制，为疾病诊断、治疗和预防开辟了新视角，推动了精准医学发展。人类基因组研究还加速了生物技术进步，催生了基因编辑、基因治疗等前沿技术，生命科学研究正式迈入后基因组新时代。

尽管在10年左右的时间里，人类成功获得了基因中蕴含的全部信息，但科学家意识到，基因序列本身无法完全解释人体的复杂性。因此，在完成“人类基因组研究计划”的同一年，2003年“国际人类蛋白质组计划”也随即启动。

我国科学家在这一领域发挥了重要作用，负责领导“人类肝脏蛋白质组计划”，并于2007年成功测定出6788个高可信度的中国成人肝脏蛋白质，构建了国际上第一张人类器官蛋白质组“蓝图”。到2023年，已有超过90%的人类蛋白质经过实验验证，相关数据库整合了全球范围内的蛋白质组数据，为相关疾病的基础研究提供了数据参考。

这一进展也间接推动了AlphaFold（第一代基于人工智能技术的蛋白质结构预测软件）的训练和完善。这正是2024年诺贝尔化学奖获得者的重要成就。AlphaFold经过两次迭代，不仅为系统生物学、合成生物学等领域提供了重要的基础数据，而且推动了从基因到功能的全面解析，让我们对生命的理解更加深入。

从分子到细胞，探索生命科学

然而，故事远未结束。

尽管我们对单一细胞内的所有分子有了深入的理解，但这并不足以揭示整个细胞及其之间相互作用的复杂性。而细胞间的相互作用对人体的健康至关重要。如免疫学研究能够揭示免疫细胞是如何通过分子信号识别、攻击病原体，以及如何区分“自我”和“非自我”的。

因此，为了全面理解人体，科学家于2016年启动了人类细胞图谱计划，旨在建立人体细胞的数字化模型，利用数字矩阵描述人体内所有细胞的特征。

这些特征包括细胞类型、数量、位置、相互关系以及分子组成等，计划构建细胞的转录组、蛋白质组、代谢组、细胞形态、空间位置和细胞相互作用等高维数学特性的精细图谱。这将为我们提供一个关于人体发育、生理和病理的精细参照系，最终建立一个全息生命信息网络。

截至目前，全球已有823家实验室参与该计划，绘制了肺、肝脏、肾脏、大脑等多个组织和器官的细胞图谱，收录了9000多位供体的6200万个细胞数据。

2024年11月21日，《自然》发表的人类细胞图谱计划的论文合集，深入探索了人体这一复杂而精密的“机器”，从宏观到微观，从整体到局部，最终走向分子层面的解析。

如今，“π-HuB计划”作为全球蛋白质组研究的新篇章，致力于绘制人类全生命周期的蛋白质组图谱。这不仅是对生命科学基本规律的探索，也为人类健康和疾病研究提供了全新的视角。

短短35年，生命科学结合了物理学、化学和计算机科学等多个领域的知识，利用大数据分析和人工智能开发出强大的工具，帮助我们从整体上理解人体的复杂性。

未来，我们可能有幸见证科学家对细胞自身及细胞之间相互作用的深刻理解，这些有望为攻克癌症、揭示大脑的奥秘，以及显著延长人类平均寿命带来新的启示。

（作者王琳琳系中国科普作家协会会员、吉林省科学技术工作者服务中心助理研究员，刘传波系吉林省科普创作协会会员、中国科学院长春应用化学研究所博士）