日前，美國國家人類基因組研究所的三位歷（現(xiàn)）任所長回顧了人類基因組計劃（HGP）大科學項目實施所取得的歷史經(jīng)驗。他們認為，幾年前圍繞HGP的討論主要集中在該計劃已經(jīng)或?qū)θ祟惣膊〉恼J識帶來何種見解。但現(xiàn)在明確的是，HGP除了極大地加速了生物醫(yī)學研究，還開啟了科學研究的新方式和組織管理新模式。

作為生物學領(lǐng)域的首個大型項目，HGP為后來眾多的合作研究項目鋪平了道路。對于那些追求大型科學項目的科研人員，HGP仍然能夠提供很多寶貴經(jīng)驗。

經(jīng)驗一：擁抱合作關(guān)系

HGP成功將超過2000名來自不同國家、科學領(lǐng)域和資歷的研究者凝聚在一起——盡管各小組得到不同資助機構(gòu)的支持。計劃的成功源于資助者強有力的領(lǐng)導(dǎo)、共享任務(wù)重要性的責任感、研究人員為集體利益放棄個人成就的意愿。

很多合作型基因組學項目緊隨其后，包括千人基因組計劃：對人類基因組中的序列變異進行分類；癌癥基因組圖譜計劃：描繪癌癥基因組突變的特征，以及人類微生物組計劃：利用基因組測序和其他技術(shù)研究微生物種群。

合作型科研的常見障礙之一是參與者不愿擁抱新的合作關(guān)系。然而，由于業(yè)界的各種努力，再加上把數(shù)據(jù)和資源合并可以使每個人都受益的意識不斷強化，舊觀念正在被擯棄。例如，此前非洲遺傳學和基因組學方面的研究人員更愿與美國或歐洲的科學家合作，但似乎不太愿意與非洲其他研究人員合作。旨在提高非洲基因組研究的非洲人類遺傳與健康計劃致力于改變該局面，促成非洲的內(nèi)部研究合作。該項目由美國國立衛(wèi)生研究院（NIH）和英國威康信托基金會初始資助，在2012年和2013年促成了24個非洲國家的29項合作。

經(jīng)驗二：最大化數(shù)據(jù)共享

HGP改變了生物醫(yī)學研究中數(shù)據(jù)分享的規(guī)范。一旦大量的基因組藍圖和測序數(shù)據(jù)開始產(chǎn)生，縮短數(shù)據(jù)產(chǎn)生和發(fā)布相隔時間的要求就隨之很快出現(xiàn)。這些努力在1996年采用“百慕大原則”時達到頂峰：參與HGP的主要團隊負責人都同意，將超過一定規(guī)模的基因組序列在生成后的24小時內(nèi)提交至公開數(shù)據(jù)庫。

2003年的“勞德代爾堡協(xié)議”擴展了相關(guān)原則。2008年，NIH進一步擴展了其數(shù)據(jù)分享的預(yù)期，包括全基因組關(guān)聯(lián)研究。2014年開始實施擴展的“基因組數(shù)據(jù)共享政策”，要求受NIH資助的幾乎所有大型基因組數(shù)據(jù)生成或分析都必須共享。

數(shù)據(jù)的廣泛共享帶來了新的挑戰(zhàn)，包括分析和移動巨大數(shù)據(jù)集的計算和邏輯困難；在涉及到人類數(shù)據(jù)（尤其是基因組和臨床）時，如何保護研究參與者的隱私，已經(jīng)產(chǎn)生了許多方案來解決這些問題。例如，對穩(wěn)定和強大的計算平臺的需求導(dǎo)致云計算使用的快速增長，并提出建設(shè)“數(shù)據(jù)共享”平臺來存儲或發(fā)布數(shù)據(jù)。成立于2013年的國際“全球基因和健康聯(lián)盟”正在準備“基因和與健康有關(guān)的數(shù)據(jù)負責任共享國際框架”，并將考慮法律、倫理和技術(shù)因素。

經(jīng)驗三：制定數(shù)據(jù)分析計劃

HGP也有自身的缺陷，例如，數(shù)據(jù)分析在早期并沒有得到足夠重視。第一個人類基因組序列以零碎的方式產(chǎn)生。為針對每個染色體生成連續(xù)的序列，成千上萬的單獨裝配的序列片段（每個約10萬～30 萬堿基）必須使用計算連接在一起。通過一小群生物信息學家的集中努力，這個任務(wù)在幾個月內(nèi)得以完成。如果事先制定更加詳細的計劃，此項工作便不會面臨如此巨大的壓力。

對如何更好地合并和分析預(yù)期的各種數(shù)據(jù)類型——從電子健康記錄和基因組分析到來自環(huán)境檢測器和可穿戴傳感器的數(shù)據(jù)，美國2015年發(fā)起的精準醫(yī)學計劃在設(shè)計之初就開展了廣泛討論。

經(jīng)驗四：對技術(shù)發(fā)展進行優(yōu)先排序

1990年10月，隨著HGP的推進，參與者充分意識到，需要加強人類基因組繪制和測序工具與方法的開發(fā)。事實上，HGP促成了許多關(guān)鍵基因組學技術(shù)的開發(fā)，并導(dǎo)致了分子生物學、化學、物理學、機器人學和計算領(lǐng)域的實質(zhì)性創(chuàng)新，同時帶來了工具和方法的創(chuàng)新性應(yīng)用策略。在某些情況下，多重改進組合起來可以產(chǎn)生革命性的進步，比如毛細管DNA測序設(shè)備，該工具最終被用來產(chǎn)生首個人類基因組序列。

對當前的大型科學研究項目，從一開始便鼓勵技術(shù)創(chuàng)新同樣至關(guān)重要。這方面的案例是美國“通過推動創(chuàng)新型神經(jīng)技術(shù)開展大腦研究”（BRAIN）計劃。BRAIN計劃的總目標是變革對人類大腦的認識，初期階段將專注于開發(fā)新一代工具，對大腦中所有細胞類型進行定義、繪制細胞相互連接的藍圖，并記錄可以與功能和行為關(guān)聯(lián)起來的神經(jīng)回路信號。

經(jīng)驗五：應(yīng)對技術(shù)進步帶來的社會影響

HGP發(fā)起者意識到，從繪制和測序人類基因組中獲得的信息將對社會產(chǎn)生深遠的影響。因此，HGP包含一個致力于研究更廣泛的社會問題的子項目——ELSI（倫理、法律和社會影響）研究，研究怎樣保護人們的隱私并預(yù)防歧視。ELSI項目的預(yù)算占NIH撥給人類基因組計劃經(jīng)費的5%左右。迄今為止，它是生物倫理學研究領(lǐng)域最大規(guī)模的投資。

如今，很多尖端的科學研究中都會涉及社會和倫理方面的因素。引人注目的例子包括利用CRISPR/Cas9基因編輯工具改變?nèi)祟惡推渌锓N的基因組，以及在傳染病暴發(fā)期間快速開展?jié)撛谥委煼椒ǖ呐R床試驗。然而，大多數(shù)合作型項目并不像人類基因組計劃那樣包括一個專門的生物倫理學的專項研究。

經(jīng)驗六：目標大膽而方法靈活

HGP目標頗具雄心，但是考慮到人類基因組藍圖究竟如何繪制和最終如何測序都缺乏清晰的藍圖，HGP遭到一些質(zhì)疑也就不足為奇。HGP成功的關(guān)鍵是科學領(lǐng)導(dǎo)人的開放態(tài)度以及他們經(jīng)常停下來評估項目進展狀況的行動。HGP最初的5年計劃在1993年和1998年分別進行了修訂更新，單個的計劃元素也會定期調(diào)整。

有著大膽目標的大型項目，只要總體目標基于明確的里程碑式的目標、明確的質(zhì)量指標和明確的評估，便能取得成功。它們還需要必要時更新計劃的意愿。如果等完全弄清楚如何實現(xiàn)最終目標，將面臨著錯失機會的風險，因為機會只有在研究人員開始工作后才會呈現(xiàn)出來。這種方法論已經(jīng)成為若干大型項目的典范，其中包括BRAIN項目和精準醫(yī)學計劃。

總之，20世紀90年代早期，不管是HGP的領(lǐng)導(dǎo)者還是一線工作人員，都沒有人預(yù)見到HGP的主要遺產(chǎn)是科學研究的新方式。而今天，研究人員在他們的職業(yè)生涯中可能見證和促進疾病分子機制的闡明、癌癥診斷和治療的變革、微生物科學的成熟、干細胞治療的常規(guī)使用，以及其他的生物醫(yī)學的進步。HGP提供了寶貴的經(jīng)驗，這些生物醫(yī)學進步幾乎肯定會引發(fā)研究方式的根本性改變。