本文围绕“十四五”重大科技基础设施——人类细胞谱系大科学研究设施在广州国际生物岛启动建设展开，详细介绍了该设施的建设意义、功能特点，如打造数字细胞AI大模型、“数字生理人”等，还阐述了其高度自动化、智能化的运行流程以及对生物医药产业的推动作用。
在今天（25日）这个具有重要意义的日子里，“十四五”重大科技基础设施——人类细胞谱系大科学研究设施在广州国际生物岛正式拉开了建设的帷幕。这一设施的建成，犹如一把神奇的钥匙，有望将人体每一个细胞从诞生到衰老的全生命周期动态演化过程进行数字化刻画，让我们有机会更深入地探索生命的奥秘，它也将成为研究人类发育、疾病、衰老的“国之重器”。
打造数字细胞AI大模型，推动生命数字化研究
细胞，作为生命的基本单元，就像建造高楼大厦的砖块一样，人体大约由40万亿个细胞组成。从受精卵开始，这些细胞历经增殖、分化直至衰老的全生命周期动态演化过程，被称为“细胞谱系”。
人类细胞谱系大科学研究设施的建设周期为4.5年，它将被打造成一个先进的大科学装置，用于深度解析人类细胞的变化，进而重构和理解生命的历程。
该设施通过集成人工智能等前沿技术，打造数字细胞AI大模型。这就好比为生命编写了一部详尽的“细胞家谱”，在未来，它能够帮助我们清晰地追踪每个细胞的“前世今生”。
打造“数字生理人”，助力精准诊断与治疗
基于高质量规模化的细胞谱系数据，未来人类细胞谱系大科学研究设施还将打造出能够试毒、试药，可以进行新陈代谢的“数字生理人”。通过预演不同治疗手段在“数字患者”体内的治疗效果，为精准诊断与治疗提供有力支持。
据了解，当前全球创新药研发面临着巨大的挑战，平均耗时10年、耗资26亿美元，但临床成功率却不足10%。其中一个根本原因在于药物研发过程主要是在动物模型中进行的，无法准确模拟人类生理系统的反应。
人类细胞谱系大科学研究设施将采集获得高质量、多模态的规模化细胞谱系数据，并依托人工智能构建高精度单细胞级别的“数字生理人”基座大模型。未来，有望利用患者的细胞信息打造一个“数字患者”，预演不同治疗手段在“数字患者”体内的治疗效果，真正实现治疗手段的“量体裁衣”。
中国科学院广州健康院副院长、细胞谱系设施总指挥孙飞表示：我们可以让“数字生理人”生“数字病”，同时也可以让它吃“数字药”，从而在数字空间里完成新的药物靶点的发现和药理的分析，加速生物医药开发的进程。
高度自动化、智能化，引领生命科学研究
人类细胞谱系大科学研究设施是粤港澳大湾区首个生命科学领域国家级大科学装置。那么，它是如何从人类组织器官上获取信息，进而打造出“数字器官”和“数字生理人”的呢？它的能力究竟有多强？让我们通过短片一起来了解。
从医院获取的组织器官，转运至人类细胞谱系大科学研究设施后，会依次进行样本处理、样品存储、多尺度成像分析、多组学分析、数据处理和验证等流程。这些流程都将通过智能化、自动化生产线来完成。
中国科学院广州健康院研究员、细胞谱系设施副总指挥陈捷凯介绍：由于要进行精细观察，需要把细胞组织切成10微米厚的薄片。我们每天要产生超过4万片切片，这显然不可能靠人工完成，必须通过自动化的方式将其贴到玻璃片上，而且还不能产生气泡，这个过程需要非常精密的自动化控制。
依托人工智能和云计算，该设施将获取的高精度、多模态细胞谱系信息，形成数字大模型。随后，还会利用活细胞资源进行验证，最终获得人体发育谱系、疾病谱系和衰老谱系。在此基础上，汇聚出“数字器官”和“数字生理人”，用于疾病发展、衰老预测和药物靶点的发现。
中国科学院广州健康院副院长、细胞谱系设施总指挥孙飞说：该设施能够实现每天250万个细胞的分析能力。我们对一个肺组织进行数字化，大概需要一年时间，如果放在一些小的实验室，可能得数十年才能完成。通过这种标准化、规模化的数据生产能力，有望催生未来全新的生物医药产业。
本文介绍了人类细胞谱系大科学研究设施在广州启动建设的情况，阐述了其通过打造数字细胞AI大模型、“数字生理人”等功能，以及高度自动化、智能化的运行流程，将在生命科学研究、精准医疗和生物医药产业发展等方面发挥重要作用，具有重大的科学意义和应用价值。
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