1989年，在人類基因組計劃啟動之前在紐約市冷泉港實驗室召開了著名的班伯裡會議。弗朗西斯·柯林斯和詹姆斯·沃森位於後排
25年前，也就是四分之一個世紀前的1990年9月底，人類基因組計劃（HGP）正式啟動——作為一種以科學聯盟為基礎的大科學模式的運作，影響巨大、收穫頗豐。作為HGP領軍人物的埃裡克·D·格林（Eric D.Green）、詹姆斯·D·沃森（James D.Watson）和弗朗西斯·S·柯林斯（Francis S.Collins）先後擔任了HGP核心機構的美國國立人類基因組研究所所長，值此HGP 25周年之際，他們對HGP的成功與影響總結了六條經驗，值得科學界人士深思和借鑑。
25年前，美國新組建了美國國立人類基因組研究中心（現名國立人類基因組研究所，NHGRI），在這家研究所中，我們三人先後擔任其所長，以該所為支柱力量，與來自美國和國際上的合作夥伴們共同努力，開啟了人類基因組計劃（HGP）的新紀元。接下來發生的事情代表了最具人類歷史重大意義的科學事業之一：以2003年HGP宣布完成為標誌，科學家們用13年時間（1990年至2003年）的探索，完成了對人類基因組的三十億鹼基對的測序。
HGP已經並將繼續給我們認識人類疾病帶來新的戰略眼光，即使是到了近年，圍繞HGP的討論仍然是這樣的一種格局。到目前為止，我們不僅見證了HGP對生物醫學研究的巨大推動，也切切實實地感嘆HGP積極探索和創新了新的做科學（doing science）的模式。
作為生物學界的第一個大科學計劃，HGP為諸多基於聯盟的科學研究開拓了新的發展路子。僅僅NHGRI就從2000年以來參與和啟動了超過25個類似的科學計劃。這些發展對生物醫學研究提出了新的挑戰，例如，要求來自不同國家和學科的各種團隊團結在一起分析和分享巨大的數據集。
對於年輕的科研人員來說，他們今天正在試圖解決的許多問題之新穎和繁多，這對於四分之一世紀前的前輩們來說是根本不可想像的。顯而易見的是，HGP仍然有可能與大科學計劃（如美國精準醫學計劃）產生互動，這種互動是大有必要的。事實上，我們認為今天基於聯盟的科學計劃的成功，蘊含著六個方面的重大指導思想。
六條值得認真考慮的經驗
1997年，埃裡克·格林、裡克·邁爾斯（Rick Myers）、簡·維特科夫斯基（Jan Witkowski）和理察·吉布斯（Richard Gibbs）在冷泉港實驗室年度基因組作圖測序會上
1.擁抱合作
不可避免的是，HGP打破了常規的工作方式，不再是個人勞心勞力地對小批量科學問題零敲碎打地分離和回答，這種基因狩獵（gene hunting）的美好稱謂給基因組科學家帶來美好的回憶。尤其令人神往的是上世紀90年代以來的HGP結構基因組學、功能基因組學和後基因組計劃，它的運作模式與假說驅動式的研究方式格格不入，取而代之的是集中精力發現根本性的信息，並以之來喚醒許多後續的研究工作。
早在啟動之初的1990年，HGP就匯聚了超過來自許多國家的2 000名科學家，其中有些小組還吸引了不同投資渠道的資助。HGP這項大科學計劃無疑是成功的，它的成功來自於：資助者參與的強有力領導；對研究任務的崇高意義的共享；研究人員們為了集體的利好而心甘情願地放棄個人的成就、服務於一攬子利好。
隨著HGP的發展，許多項基於聯盟的基因組學計劃應運而生。其中最著名的是對人類基因組內序列變異本進行分類的千人基因組計劃；對引起癌症的突變進行分析的癌症基因組圖譜計劃；運用基因組測序在內的新技術來研究微生物群落的人體微生物組計劃。
在基於聯盟的科學中頻繁出現的障礙是參與者們不情願接納新的合作者。但是各種科學行動正在破除這些舊的科學規範，尤其是人們日益認識到對數據和資源進行整合可以給每個參與者們帶來巨大的利益。
到目前為止，非洲遺傳學和基因組學研究人員們通常來說更喜歡與歐美科學家們合作，不太傾向於與其他非洲研究人員們進行合作。然而，目標為改善非洲基因組學研究的非洲人類遺傳性和健康計劃（Human Heredity and Health in Africa，H3Africa），已經大大地促進和培育了非洲內部的生物學合作。美國國立衛生研究院（NIH）和英國威康信託基金會分別於2012和2013年建立的29項合作研究基金，涉及到24個非洲國家的參加，此後，這方面的數字還在增加。H3ABioNet是一個生物信息學網絡，旨在促進非洲科學家們在分析數據中共享專家人才、基礎設施和工具，現在已經包容了15個國家的32個研究團隊的參與。
2.最大化數據共享
HGP改變了生物醫學研究中的數據共享規範。一旦HGP開始產生巨量基因組作圖和序列數據，就會有巨大的推動力催生政策來縮短數據產生與發布之間的時間差。這方面努力的結果是1996年制定了「百慕達原則」（Bermuda Principles），即要求所有測序數據必須在產出的24小時之內遞交到公共資料庫裡，使珍貴的數據得到實際和及時的共享。
這些規則在其後的多年間得到了有力的執行。2003年，百慕達原則擴展成勞德代爾堡協議；2008年，NIH將其數據共享預期擴展到了包括全基因組關聯研究，目標是分析成百上千人體內的共同基因組學變異本，旨在揭示一些科學家們感興趣的變異體。2014年，在HGP領域開始實施一項擴展版的「基因組學數據共享政策」，要求幾乎所有使用NIH資助產生或分析的大規模基因組學數據都要共享。
然而，數據的廣泛傳播和共享也帶來了一些新的挑戰。這些挑戰包括分析和移動巨量數據集所帶來的計算和物流方面的困難；至於人體數據（尤其是基因組學和臨床數據），還產生了如何保護參與者的隱私問題。為此，各項科學計劃正在尋求這些問題的解決之道。例如，對計算平臺的需求導致了在生物醫學研究中使用雲計算的快速發展，以及用「數據共有體」來容納發表的和未發表的數據。2013年建立的一項「用於基因組學和健康的全球聯盟」計劃，正在積極籌備一個「負責任地共享基因組學和健康相關數據」國際框架，這將帶來人們對HGP相關的法律、倫理學和技術問題的考慮。
3.數據分析計劃
HGP是有其缺陷的，這是可以理解的。回顧HGP的發展，這一計劃早期沒有得到充分注意的領域是數據分析：第一幅人類基因組序列是以一種零碎的方式產生的。為了得到每個染色體的連接序列，科學家們不得不設計計算工具將成千上萬的測序序列進行組裝（每個長約100－300千鹼基）。在整個HGP中，對這樣一種計算過程的需求（後來成為了一種技術上的挑戰）明顯地相對晚遲一些。通過一個小型生物信息學家小組可謂神勇的傑出工作，這個任務大約可以在數個月內完成。事實說明，對於數據分析更早地規劃會使得生物信息學工作更為輕鬆一些。
近年來，幾項基因組學計劃（如千人基因組計劃和癌症基因組圖譜）的工作已經證明，對於數據分析規划進行早期設計是可以為數據生成帶來戰略性的思考與完善。最近，美國精準醫學計劃的規劃工作重點，包括了如何最好地融合和分析預期的巨量數據類型，從電子健康記錄和基因組學分析數據，到來自環境監測儀和可穿戴式身體傳感器的信息。
4.優先發展技術
1990年10月，HGP的參與者向媒體宣布，HGP認識到：對人類基因組進行作圖和測序將需要在更大項目的基礎上建立相應的工具和方法。事實上，該科學計劃催生了大量至關重要的基因組學技術，導致了分子生物學、化學、物理、機器人學和計算等各個相關領域的偉大創新，建立了以創新方式使用這些工具和方法的戰略。在一些情況下，眾多方面的漸進式改進如同鵝卵石般鋪墊一樣產生了革命性進展，比如，基於毛細管技術的DNA測序儀最後被用於製作第一幅人類基因組序列圖譜。
從一開始就培育技術創新，這一點對於今天的大科學計劃同樣重要。這方面的一個範例是「使用先進神經技術的美國人腦研究計劃」（BRAIN）。這項科學計劃的總目標是使我們對人類大腦的認識帶來革命，即首先集中研發新一代的研究工具來對大腦所有細胞類型進行分類，建立起它們之間的連接圖譜，記錄來自各種迴路的信號，進而從整體上建立功能與行為的相關性。
5.關注社會影響
HGP的創始人意識到，從人類基因組作圖和測序中得到的信息可以對社會產生意義深遠的影響。因此，HGP作為第一個大規模的研究計劃，其中的一個組成部分就是對社會影響問題的審視，比如，如何保護個人隱私和預防歧視等。在NIH對HGP的預算中，有5%用於ELSI（倫理學、法律和社會影響）研究，這是至今對生物倫理學研究領域的最大投資。
今天，許多前沿科學的探索項目都會將不同的社會影響和倫理學納入考慮範疇。在備受關注的範例中，有改變人類和其他物種基因組的CRISPR/Cas9基因編輯工具，還有在傳染病爆發期間快速研究潛在治療方法的快速跟蹤臨床試驗設計。不幸的是，大多數基於聯盟的科學計劃並沒有像HGP那樣有一個專門的生物倫理學研究項目。我們認為，在啟動新的大科學計劃時，這樣的（生物倫理學）項目是不可或缺的。
6.要有冒險精神
可以說，HGP的各項目標是雄心勃勃、充滿膽識和魄力的。但對於人類基因組究竟應該如何精確作圖直至最終測序，科學家們還缺乏清楚的認識，包括存有悲觀和懷疑的情緒，而一些功能基因組學等後基因組計劃的工作則對此起到了強心針的效果。
我們認為，HGP成功的關鍵是領袖科學家堅持不懈的開放胸襟與戰略共享，以及對研究工作的「盤點庫存」。正因為如此，HGP的五年計劃分別於1993年和1998年進行了修訂，包括HGP的各個組成部分也定期修訂。
總體目標明確，這是推進大科學計劃前行及成功的關鍵一步，同時要結合度量學對其質量指標進行評估，並適時對整個規劃情況進行調整。這種出發點和指導思想，已然成為了後續大科學計劃的規範，包括美國的大腦計劃和精準醫學計劃。
盤點HGP 25年來的科學成果，可謂是碩果纍纍。如今，研究生們有可能參與促進對數以千計的疾病的分子機制的揭示：見證癌症診斷和治療的革命，見證微生物組學的成熟，見證幹細胞治療的常規使用，以及其他引人入勝的生物醫學進展。
人類基因組計劃的故事給我們提供了一份有價值的提示，不論是內容還是方式，這些進展都將會引發科學研究的基礎性革命。這對於從事生物醫學研究的人士來說，這是他們期盼的，而對於一般公眾而言，接受這些科學革命也同樣重要，哪怕只是點個讚！
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