当一颗受精卵不断分裂分化，最终长成拥有约40万亿个、数千种形态功能各异细胞的人体，这背后藏着怎样的生命密码？在广东，一座正在长大的“国之重器”正尝试回答这道“生命之问”。
去年3月，人类细胞谱系大科学研究设施（下称“细胞谱系大设施”）在广州国际生物岛正式启动建设。该设施依托集成成像、空间多组学与AI大模型技术，为细胞打造“数字分身”，探索人类发育、患病与衰老的奥秘，为新药研发和疾病诊疗开辟全新路径。
近日，在广州市举办的“产学研直通车”专场活动上，大设施自研的一批核心设备首次亮相，面向科研院所、医院和企业开放。
人类细胞谱系大科学研究设施设计图 图源：南方+
造出可试药的
“数字生命人”
一颗受精卵不断分裂分化，变成我们身体里的几千种细胞，这条演化路径的规律由谁写定、由谁执行？我们的细胞又是怎么衰老、怎么生病的？
把这套“家谱”完整画出来，就是这座大设施的使命。
中国科学院广州生物医药与健康研究院院长孙飞介绍，细胞谱系大设施以样品保活存储、空间多组学、先进成像等创新技术和装置研发为核心，集成人工智能等前沿技术，解析从受精卵到成人的发育谱系，生病以后细胞变化的疾病谱系，以及衰老过程中的衰老谱系，最终做疾病的预测、衰老的预测。
孙飞称之为“科学算命”。可是算出来之后呢？这座大设施谋划着，通过构建数字细胞、数字组织、数字器官，汇聚成一个“数字生命人”，最终服务于人民生命健康。
人类细胞谱系大科学研究设施工艺建设方案介绍 图源：南方+
在创新药研发领域，有一条业内公认的“铁律”——一款新药想成功上市，平均要耗时10年、耗费26亿美元。而且，有约90%的药物会倒在临床试验阶段。
细胞谱系大设施副总工艺师郑辉指出，新药上临床之前，须先在动物身上验证安全与效果，但在动物身上的效果再好，仍然可能在人身上折戟沉沙。而“数字人”有望突破这一困境——让它先得“数字病”，再试“数字药”，极大提高药物筛选的成功率。
再往远看，在技术更成熟的未来，医生可以给病人做一个“数字孪生患者”，在其身上尝试出最适合的治疗方案，治病就像“量体裁衣”。
“我们将构建这样一个大模型，可以在数字空间里面进行精准的疾病诊断。然后在大模型里，我们还将进行精准的新药物靶点开发，这都将催生我们整个健康产业的新业态和新范式。”孙飞说。
破解高端仪器设备
“卡脖子”隐患
保活切片贴片设备是设施产线的核心装备之一。孙飞介绍，要对组织样本进行数字化，第一步就是对样本进行处理、切片。但传统病理切片多采用冷冻处理，且检测耗时半小时到一小时。
而保活切片技术无需冷冻，可在组织样本鲜活状态下完成切片，理论上可将全流程压缩至10分钟内。如今，该设备原型机已完成两轮迭代，具备工程化与产品化基础。
据介绍，自动化保活切片贴片设备的核心功能，是对标准化处理后的组织块进行高精度的保活切片。它能大幅减少人为操作带来的不确定性，提高实验室样品处理效率，同时确保从样品处理到数据分析的全流程质量一致性。
自动化组织块保活切片贴片设备（样机展示图） 图源：广州日报
自动化空间多组学微流控系统则重点解决组织样本的空间多组学检测问题。利用这套设备，科学家可以对组织切片的空间转录组和表观组进行精准测定，探究疾病发生、发展的分子调控机理。
该设备在科研上可对细胞分类进行精准测定，比如用于临床肿瘤等样本的空间多组学检测，可分析挖掘潜在的肿瘤分子机制、药物靶点，并进行疗效评估。在医学诊断方面，它可以精准诊断某一疾病的具体分型，使医生能够对患者进行精准治疗。
自动化空间多组学微流控系统 图源：广州日报
目前，团队还在对设备做进一步的技术优化，“它也是我们设施的核心设备，设施启动后需要6至8台，以实现每天250万个单细胞的检测通量。”
两款设备均实现国产化、全流程自主可控，解决了高端仪器设备受制于人的问题。
活动路演环节，中国科学院广州生物医药与健康研究院集中展示了最新可转化成果，覆盖mRNA药物关键技术开发与应用、靶向mTOR新型抗肿瘤抑制剂T133、生物高效合成R-硫辛酸、自动化细胞培养设备等领域，多项成果已具备明确产业化前景。
从生命科学到医疗健康的
产业集群
如今，在广州国际生物岛，不只有人类细胞谱系大科学研究设施——
➡️2017年生物岛实验室成立，聚焦创新疫苗、创新药物、创新装备，助力高价值科研成果顺利从实验室到达产业彼岸；
➡️2021年5月，广州实验室正式成立，组建综合创新研究平台和设施集群，着力解决呼吸系统疾病及其防控领域关键核心科学和技术难题；
➡️2025年10月，人体蛋白质组导航国际大科学计划产业园在广州成立，深度解析蛋白质与生命健康状态的关系。
上世纪90年代启动的人类基因组计划，投入的每1美元最终带来180美元的收益。如今，广州国际生物岛围绕“生命起源”之问重点布局投入，也有望在未来迎来丰厚的产业回报。
一个世界级的生物医药产业集群新高地，正在这里加速形成。
参考来源
中国科技网《人类细胞谱系大科学研究设施发布一系列科技成果》
https://www.stdaily.com/web/gdxw/2026-09/15/content_581026.html
广州日报《广州这个备受关注的大科学研究设施“沿途下蛋”，有望缩短手术时间》
https://mp.weixin.qq.com/s/kkZe4qN_ptyGAUi1qSiycQ
南方+《广州给细胞建“数字分身”，让新药研发从“试”到“算”｜解码广东经济生态》
https://www.nfnews.com/content/16VLmVZryr.html
热门跟贴