門捷列夫曾說過：“沒有測量，就沒有科學(xué)。”生命科學(xué)與生物醫(yī)學(xué)的創(chuàng)新突破同樣與精準(zhǔn)的測量息息相關(guān)。2021年5月20日是第22個(gè)“世界計(jì)量日”，主題是“測量守護(hù)健康”。人類表型組大科學(xué)計(jì)劃致力于通過把人體各尺度表型測得更全、測得更精、測得更深，助力破解健康密碼，為探索人體小宇宙繪制下一代“導(dǎo)航圖”。

計(jì)量技術(shù)創(chuàng)新：生物醫(yī)藥與大健康產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的利器

量值定義世界，精準(zhǔn)改變未來。一個(gè)國家的測量能力和水平在很大程度上反映并決定本國科技、經(jīng)濟(jì)、社會發(fā)展的實(shí)際狀況和能力，是本國工業(yè)核心競爭力和制造業(yè)水平的重要標(biāo)志。

計(jì)量是利用技術(shù)和法制手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量。回顧計(jì)量的發(fā)展歷程，分為3個(gè)階段。古典階段，在農(nóng)牧業(yè)和手工業(yè)社會背景下，作為最高依據(jù)的計(jì)量基準(zhǔn)，多用身體的某一部分、動物的絲毛或某種能力、植物果實(shí)、樂器以及物品等。經(jīng)典階段，在資產(chǎn)階級革命和工業(yè)革命的社會背景下，計(jì)量進(jìn)入以科學(xué)為基礎(chǔ)的發(fā)展階段，這個(gè)時(shí)期的計(jì)量基準(zhǔn)都是在經(jīng)典物理理論指導(dǎo)下的宏觀器具或現(xiàn)象?，F(xiàn)代階段，第二次世界大戰(zhàn)后技術(shù)日新月異，標(biāo)志是由經(jīng)典物理理論為基礎(chǔ)轉(zhuǎn)為量子理論為基礎(chǔ)，由宏觀實(shí)物基準(zhǔn)轉(zhuǎn)為微觀量子基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了7個(gè)基本單位全部由基本物理常數(shù)定義。新量子化定義已于2019年正式生效，人類也隨之迎來全新的國際單位制量子化新時(shí)代。

作為國家核心競爭力的重要標(biāo)志之一，計(jì)量是科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)、社會進(jìn)步的基石、公平貿(mào)易的依據(jù)，更是國家質(zhì)量基礎(chǔ)設(shè)施(NQI)的重要組成部分。當(dāng)前，新一輪產(chǎn)業(yè)變革為計(jì)量技術(shù)大規(guī)模創(chuàng)新升級與廣泛應(yīng)用提供了前所未有的廣闊舞臺。新冠肺炎疫情全球大流行，既為大健康產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了大量新的測量與計(jì)量創(chuàng)新需求，也給生物醫(yī)學(xué)與健康領(lǐng)域計(jì)量提出了新任務(wù)和新挑戰(zhàn)。

生物工程、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等方面的發(fā)展，迫切需要計(jì)量在測量精度、測量方式和測量數(shù)據(jù)等方面不斷提供更加精準(zhǔn)、更加快速、更加廣泛的量值溯源服務(wù)。醫(yī)療傳感技術(shù)、遠(yuǎn)程測試、可穿戴智能產(chǎn)品等方面需要盡快建立和完善相關(guān)的測量技術(shù)和溯源方法，為其提供更加柔性、更加個(gè)性的服務(wù)。醫(yī)療器械和診斷設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)，迫切需要計(jì)量從質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)的角度，為其提供“全生命周期、全產(chǎn)業(yè)鏈、全溯源鏈、全系統(tǒng)”的計(jì)量測試技術(shù)服務(wù)。

人體精密測量：人類表型組計(jì)劃的關(guān)鍵“主攻方向”

2021年5月11日，第二屆全國產(chǎn)業(yè)計(jì)量(上海)大會在張江科學(xué)城舉行。大會上，各界專家學(xué)者高度認(rèn)同計(jì)量創(chuàng)新對經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基礎(chǔ)性和公共性作用。大會指出，全力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)計(jì)量工作創(chuàng)新發(fā)展，要同步加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新、改革創(chuàng)新、協(xié)同創(chuàng)新，加強(qiáng)計(jì)量科研成果轉(zhuǎn)化應(yīng)用和技術(shù)對接。大會開幕式上，中國科學(xué)院院士、復(fù)旦大學(xué)常務(wù)副校長、復(fù)旦大學(xué)上海醫(yī)學(xué)院院長、上海國際人類表型組研究院院長、人類表型組研究國際協(xié)作組共同發(fā)起人金力教授發(fā)表了題為《國際人類表型組計(jì)劃及人體精密測量》的主旨演講(見圖1)。金力教授指出，人體特征即表型。生物體從胚胎發(fā)育到出生、成長、衰老乃至死亡過程中，形態(tài)特征、功能、行為、分子組成規(guī)律等生物、物理和化學(xué)性狀的集合，即表型組?？茖W(xué)界認(rèn)為，基因和環(huán)境互相作用決定人體表型。

眾專家研判，人類表型組將繼人類基因組之后，成為后基因組時(shí)代的戰(zhàn)略制高點(diǎn)。精密測量人體表型，全景解析人類表型組，將系統(tǒng)解構(gòu)表型之間強(qiáng)關(guān)聯(lián)，構(gòu)建表型網(wǎng)絡(luò)，打通宏觀表型與微觀表型間多維度、跨尺度關(guān)聯(lián)，明確表型間跨尺度關(guān)聯(lián)，是解析生命科技的重要線索，推動人類真正實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)健康管理。人體多維度、跨尺度、高精度全面測量，將繪制大數(shù)據(jù)時(shí)代的生命科學(xué)“導(dǎo)航圖”，探索人體小宇宙，為人類健康保駕護(hù)航。

我國率先啟動人類表型組研究計(jì)劃，系統(tǒng)布局人類表型組研究。上海市科技創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃將“國際人類表型組”列為推進(jìn)原始創(chuàng)新重大突破的戰(zhàn)略方向。2017年12月，復(fù)旦大學(xué)牽頭申請的“國際人類表型組計(jì)劃(一期)”項(xiàng)目被批準(zhǔn)獲得上海市首批市級科技重大專項(xiàng)資助。該項(xiàng)目包含20 000多個(gè)檢測指標(biāo)的自然人群表型測量已經(jīng)開始，計(jì)劃在上海實(shí)現(xiàn)示范人群1 000人全景測量、10 000人應(yīng)用示范測量。作為生命科學(xué)研究新范式，人類表型組研究必將通過策動原始創(chuàng)新、支撐精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)、引領(lǐng)國際合作及激發(fā)產(chǎn)業(yè)變革等多方面引領(lǐng)新一輪生命科學(xué)與生物產(chǎn)業(yè)革命。

計(jì)量技術(shù)應(yīng)用于人類表型測量的基礎(chǔ)科學(xué)研究，在人體精密測量過程中發(fā)揮著重要的支撐和保障作用，主要涉及以下幾個(gè)方面。

一是標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研制。人源基因組標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)就是一把衡量基因序列檢測準(zhǔn)確與否的“標(biāo)尺”，是人體基因組準(zhǔn)確測序的重要原始“靶標(biāo)”之一。它極大地提升了人體精密測量的溯源性。

二是影像診斷測試。計(jì)量技術(shù)應(yīng)用于人體精密測量的影像診斷，保證了測量時(shí)的高準(zhǔn)確率、高靈敏度和高分辨率，為精準(zhǔn)的定性分析和定量分析奠定了基礎(chǔ)。

三是測量數(shù)據(jù)管理。計(jì)量技術(shù)提升了人體精密測試數(shù)據(jù)的“準(zhǔn)確性、溯源性、一致性”，確保了在測試、采集、傳輸、監(jiān)控等過程中數(shù)據(jù)傳遞的可靠性和可比性。

四是傳感技術(shù)優(yōu)化。計(jì)量技術(shù)優(yōu)化了人體精密測量方法，通過“精準(zhǔn)人體定位”“高靈敏數(shù)據(jù)采集”的傳感技術(shù)，提升了表型數(shù)據(jù)采集的效率和精準(zhǔn)度。

五是計(jì)量規(guī)范制定。計(jì)量規(guī)范確保了人體精密測量設(shè)備的規(guī)范化和系統(tǒng)化管理，為人體精密測量設(shè)備提供了量值溯源的檢定和校準(zhǔn)依據(jù)，有效支撐了政府對測量設(shè)備的監(jiān)管工作。

聲明：本文所用圖片、文字來源《張江科技評論》，版權(quán)歸原作者所有。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問題，請與本網(wǎng)聯(lián)系刪除。

相關(guān)鏈接：醫(yī)療，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，采集