这位科学家正在帮助绘制缺失的儿童发育图谱

MIT Technology Review 2026/08/14 09:00 新闻

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摘要

《麻省理工科技评论》报道了迪安妮·泰勒（Deanne Taylor），一位生物信息学负责人，她推动了儿童在人类细胞图谱中的代表性，并帮助启动了dGTEx项目，以绘制儿童健康基因表达图谱，解决儿科医学缺乏基线数据的问题。

2017年，迪安妮·泰勒（Deanne Taylor）在宾夕法尼亚大学参加了一场演讲，地点离她的办公室只有几步之遥。一位研究人员在那里发布了人类细胞图谱（Human Cell Atlas），这是一个雄心勃勃的项目，旨在绘制人体内每个细胞的地图。泰勒感到震惊，随后又感到担忧。随着细节的浮出，她发现该项目的研究人员只计划研究成年人。“那时我的小警报响了，”她说，“又是这样。” 三年前，泰勒加入费城儿童医院（CHOP）担任生物信息学主任，此后她一直对缺乏针对儿童的医学研究投入感到失望。她说，主流观点认为儿童就是小号的成年人。但事实并非如此。儿童的细胞与成年人的细胞在基因表达方式上不同——它们会开启或关闭基因，或者上调或下调基因。这些差异可能导致儿童对成年人耐受良好的药物产生截然不同甚至致命的反应。  2017年的那场演讲是泰勒未曾意识到自己一直在等待的时刻。她迅速将担忧转化为行动，加入了人类细胞图谱的志愿者团队，并帮助为一份<a href="https://arxiv.org/pdf/1810.05192">白皮书</a>撰写了关于儿童的部分，该白皮书概述了该组织的目标和计划。随后，她召集了一个跨医院的儿科研究人员联盟，为该项目做出贡献，并牵头撰写了一篇<a href="https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30930166/">2019年论文</a>，阐述了研究儿童的必要性——旨在吸引更多兴趣和资金投入该领域。“这就像在地里插了一面旗帜，”她说，“为什么我们没有儿童健康发育的模型？” 到目前为止，这一努力已见成效。2021年，美国国立卫生研究院（NIH）向发育基因型-组织表达项目（dGTEx）拨款3850万美元，这是一项旨在建立首个全面健康儿科组织数据库的重大举措。该项目储存从本应健康但已去世的儿童身上采集的样本，这些儿童的父母同意捐赠他们的遗体，并绘制所有主要器官系统中基因的表达情况。泰勒和她的团队负责整理和标准化与每次组织捐赠相关的信息，包括家族史和样本细节。另一个小组负责对样本本身进行分析，然后所有信息汇总在一起创建一个数据库——即儿童基因表达的基线。这是推动研究的第一步，有望增进我们对正常发育、疾病、药物疗效及其他现象的认识。  dGTEx团队最终将把数据输入人类细胞图谱，而由于泰勒以及2019年论文的许多合著者的努力，该图谱现在已包含儿科部分。 泰勒的主要职责可能是为dGTEx收集和组织数据，但同事们表示，她也是将不同研究项目凝聚在一起的粘合剂。这对人类细胞图谱尤为重要，因为它依赖于一个松散的研究者联盟的贡献，每个人都在追求自己的目标。“迪安妮从宏观视角出发，说：‘我们不仅需要了解儿科肾脏、儿科大脑或儿科免疫系统，我们需要对儿科发育有一个整体性的认识，’”人类细胞图谱的联合创始人莎拉·泰希曼（Sarah Teichmann）说，“她体现了这种跨学科精神。”  <h3 class="wp-block-heading">健康的基线</h3> 泰勒将自己的职业生涯描述为一次“随机漫步”，其驱动力是一种独特的专注，她如今将其归因于未确诊的自闭症和多动症。5岁时，她开始阅读母亲的医学书籍。到12岁时，她已经从图书馆借阅物理书籍。物理提供了待解的谜题，她想了解事物是如何运作的。  泰勒于2001年获得生物物理学博士学位，但受到当时活跃的人类基因组计划的启发，她改变方向，在辉瑞公司做博士后，编写代码处理罕见病研究中的复杂数据。随后她转向生殖医学领域，参与开发了首批用于筛查胚胎染色体异常的计算机程序——其中许多程序至今仍在使用。 <div class="wp-block-image"> <figure class="wp-block-image size-large"><img fetchpriority="high" decoding="async" height="2000" width="1500" src="https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/08/HLY_5999.jpg?w=840" alt="" class="wp-image-1141541" srcset="https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/08/HLY_5999.jpg 1919w, https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/08/HLY_5999.jpg?resize=225,300 225w, https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/08/HLY_5999.jpg?resize=768,1024 768w, https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/08/HLY_5999.jpg?resize=1500,2000 1500w, https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/08/HLY_5999.jpg?resize=1152,1536 1152w, https://wp.technologyreview.com/wp-content/uploads/2026/08/HLY_5999.jpg?resize=1536,2048 1536w" sizes="(max-width: 1500px) 100vw, 1500px" /><div class="image-credit">HANNAH YOON</div> </figure> </div> 尽管道路看似曲折，泰勒表示她的关注点始终是理解为什么同一种疾病对不同的人影响不同。两个人可能携带相同的疾病相关基因变异，为什么只有一个人会生病？  人类细胞图谱——包括来自dGTEx和其他项目输入其中的所有数据——最终可能帮助研究人员找到答案。这一努力是人类基因组计划的自然延伸。该计划于2003年结束，帮助研究人员将特定基因与特定疾病联系起来。但基因组图谱有点像一套DIY套件，包含所有零件却没有组装手册。它不会告诉你细胞在身体各处如何使用每个基因。 <blockquote class="wp-block-quote is-layout-flow wp-block-quote-is-layout-flow"> 毕竟，“我们不过是年龄大一些的孩子，”泰勒说，“如果忽视儿科方面，我认为人们正在错过人类疾病干预的窗口期。” </blockquote> 要做到这一点，你需要了解基因是如何表达的。基因表达通常涉及制造一种在体内执行特定功能的蛋白质，比如构建组织或发送信号。与DNA在我们一生中基本保持不变不同，DNA中基因的表达方式会随着我们的发育而变化。  基因表达的差异可以决定一种疗法是否有效——或者是否弊大于利。由于儿童心脏基因的表达方式，化疗药物不仅会攻击肿瘤，还可能攻击儿童正在发育的心脏，可能导致终身损伤。其他治疗可能影响全身，有时会引发一种可逆但可能致命的免疫系统反应，称为细胞因子释放综合征。 dGTEx数据库旨在建立儿童基因表达的基线——即人体约2万个基因如何在健康组织细胞中发挥作用的分子图谱。这只是泰勒管理的合作项目之一。她是Kids First数据资源中心（Kids First Data Resource Center）的首席研究员，该中心对全国其他研究中收集的儿童患病组织进行测序。她还一直与HubMAP的研究人员合作，该计划正在构建一个与人类细胞图谱互补的资源，以争取资金创建儿童细胞的三维图谱，就像它已经为成年人制作的图谱一样。 泰希曼认为，将这些倡议扩展到儿童非常重要。人类发育的很大一部分发生在儿童时期；例如，称为星形胶质细胞的关键脑细胞在生命最初五年形成，免疫系统在青春期成熟。“这些变化对于理解

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# 这位科学家正在帮助构建一张缺失的儿童发育地图来源：https://www.technologyreview.com/2026/08/14/1141354/deanne-taylor-gene-expression-children 2017年，迪安妮·泰勒（Deanne Taylor）在宾夕法尼亚大学参加了一场报告会，地点离她的办公室只有几步之遥。一位研究人员在那里揭晓了“人类细胞图谱”（Human Cell Atlas）项目——一个旨在绘制人体中每一个细胞图谱的雄心勃勃的计划。泰勒被震撼了，随后开始担忧。随着细节逐渐浮出水面，她发现该项目的研究人员只计划研究成年人。“那时我的小警报响了起来，”她说，“*又来了一次。*” 自三年前加入费城儿童医院（CHOP）担任生物信息学主任以来，泰勒一直对儿童医学研究缺乏投入感到失望。她说，主流观点是儿童与小型成年人无异。但事实并非如此。儿童细胞与成人细胞在基因表达方式上存在差异——基因会被开启或关闭，表达水平会升高或降低。这些差异可能导致儿童对成人耐受良好的药物产生截然不同甚至致命的反应。 2017年的那场演讲是泰勒未曾预料到的等待时刻。她迅速将担忧转化为行动，加入了人类细胞图谱的志愿者团队，并参与撰写了一份关于儿童的白皮书（https://arxiv.org/pdf/1810.05192），该白皮书概述了该组织的目标与计划。随后，她召集了一个跨医院的儿科研究人员联盟，为该项目贡献力量，并牵头撰写了一篇2019年的论文（https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30930166/），阐述了研究儿童的必要性——以此来吸引更多关注和资金投入该领域。“这相当于插下了一面旗帜，”她说，“为什么我们没有儿童健康发育的模型？” 到目前为止，这一努力已见成效。2021年，美国国立卫生研究院（NIH）向“发育期基因型-组织表达项目”（dGTEx）拨付了3850万美元的资助。这是一项旨在建立首个全面的健康儿科组织数据库的重大计划。该项目储存了来自健康但已去世儿童的样本——这些儿童的父母同意捐献他们的遗体——并绘制了所有主要器官系统中基因的表达图谱。泰勒和她的团队整理并标准化与每份组织捐赠相关的信息，包括家族史和样本详情。另一个团队负责分析样本本身，然后将所有信息整合成一个数据库——即儿童基因表达的基线。这是推动研究的第一步，有望增进我们对正常发育、疾病、药物有效性以及其他现象的认识。 dGTEx团队最终将把数据输入人类细胞图谱。得益于泰勒以及2019年论文的许多共同作者，该图谱如今已包含儿科板块。泰勒的主要职责可能是为dGTEx收集和组织数据，但同事们表示，她也是把各种不同研究项目凝聚在一起的粘合剂。这一点对人类细胞图谱尤其重要，因为该图谱依赖于一个松散的研究者联盟的贡献，而这些研究者各有各的目标。“迪安妮从宏观视角出发，说：*我们不仅需要了解儿科肾脏、儿科大脑或儿科免疫系统。我们需要一个儿科发育的整体视图，*”人类细胞图谱的联合创始人莎拉·泰希曼（Sarah Teichmann）表示，“她体现了这种跨学科精神。” ### 健康的基线泰勒将自己的职业生涯描述为一次“随机漫步”，受到一种强烈的专注驱动，她如今将这种专注归因于未确诊的自闭症和多动症。五岁时，她开始阅读母亲的医学书籍。到12岁时，她已经从图书馆借阅物理书。物理提供了待解的谜题，而她想知道事物是如何运作的。 2001年，泰勒获得了生物物理学博士学位，但受到当时正在进行的“人类基因组计划”（Human Genome Project）的启发，她改变方向，在辉瑞公司做博士后，编写代码来处理罕见病研究中的复杂数据。随后她转向生殖医学，参与开发了首批用于筛查胚胎染色体异常的计算机程序——其中许多至今仍在使用。汉娜·尹（HANNAH YOON）尽管道路看似曲折，泰勒说她的关注点始终是理解为什么同样的疾病对不同的人影响不同。为什么两个人可能携带相同的疾病相关基因变异，却只有一个人患病？人类细胞图谱——包括来自dGTEx和其他项目的所有数据——最终可能帮助研究人员找到答案。这一努力是人类基因组计划的自然延伸。该计划于2003年完成，帮助研究人员将特定基因与特定疾病联系起来。但基因组图谱有点像DIY套件，所有零件都有了，却没有组装手册。它无法告诉你细胞在整个身体中于何时何地使用每个基因。 > **毕竟，“我们只是大一点的孩子，”泰勒说，“通过忽视儿科方面，我认为人们正在错失人类疾病干预的窗口期。”** 要做到这一点，你需要知道基因是如何表达的。基因表达通常涉及制造一种在体内执行特定功能的蛋白质，比如构建组织或发送信号。与在我们一生中基本保持不变的DNA不同，DNA中基因的表达方式会随着我们的发育而变化。基因表达的差异可以决定一种疗法是否有效——或者是否弊大于利。由于心脏基因在儿童体内的表达方式，化疗药物不仅会攻击肿瘤，还可能攻击儿童正在发育的心脏，可能造成终身损伤。其他治疗可能影响全身，有时会引发一种可逆但可能致命的免疫系统反应，称为细胞因子释放综合征。 dGTEx数据库旨在创建儿童基因表达的基线——一张展示人体约2万个基因如何在健康组织细胞中运作的分子图谱。这只是泰勒管理的合作项目之一。她是“儿童优先数据资源中心”（Kids First Data Resource Center）的首席研究员，该中心对全国其他研究项目招募的儿童身上采集的病变组织进行测序。她还一直与HubMAP的研究人员合作——该计划正在构建一个与人类细胞图谱互补的资源——以确保资金用于创建儿童细胞的3D图谱，就像它已经为成人制作的那样。泰希曼认为，将这些计划扩展到儿童非常重要。人类发育的许多过程都发生在童年期；例如，称为星形胶质细胞的关键脑细胞在出生后头五年形成，而免疫系统在青春期成熟。“从疾病角度来看，理解这些变化非常重要，”她说。对单个细胞如何工作的精细观察“必将改变儿科医学”。 ### 如同牧猫泰勒帮助dGTEx这台机器运转，协调多个组织的研究人员，每个组织都为这个拼图贡献了不同部分。其中包括一个非营利组织，负责在儿童死亡后尽快获取其组织样本；以及CHOP的病理学家，负责评估每个样本的质量和类型。组织会被冷冻保存，供未来研究人员在获得该组织许可后使用；而样本则被送往包括非营利机构布罗德研究所（Broad Institute）在内的组织，由其分析基因表达。所有这些步骤中都有数据流入——人类细胞图谱计划最终可以利用这些信息。这种协调“就像牧猫一样”，CHOP的儿科病理学家丽贝卡·林恩（Rebecca Linn）说，“有这么多个体，各有不同的目标。”泰勒说，她的一个重要职责是在参与者之间进行调解。例如，这意味着要向那些希望使用dGTEx组织的研究人员解释，不可能把一个一个月大婴儿的微小睾丸分割成20份。同事们形容泰勒是一位人脉广泛的合作者，能够将不同专业领域的人团结在一起——这是像人类细胞图谱这样多学科、国际性的努力所必需的关键品质。此外，泰勒本人也充满惊喜，这同样有帮助。她身上有薛定谔方程和玻尔兹曼方程的纹身，还涉足绘画和摄影；她的桌上放着一块来自火人节（Burning Man）的普通石头，她曾在那里做过厨房志愿者。“她能通过自己的兴趣、知识和对所有这些不同主题的提问来结交朋友并令人印象深刻。这真的会吸引你，”林恩说。然而，泰勒认为工作本身改变人生的潜力就足以激励同事。将病人的细胞与人类细胞图谱提供的健康、年龄匹配的基线进行比较，可以产生健康和疾病的生物标志物，这些标志物可以作为药物靶点或诊断指标。该图谱中的儿科章节可以产生类似的儿童见解——并加深我们对遗传和环境如何在发育的不同阶段影响健康和疾病的理解。将图谱扩展到儿童甚至可能有助于揭示成人疾病如何追溯到童年期的独特信号，从而带来一种可能性：我们可以在慢性病出现的数年甚至数十年之前筛查并治疗它们。这不仅能改善预后，还能帮助人们预防那些令人衰弱的症状，使其根本不会发展出来。毕竟，“我们只是大一点的孩子，”泰勒说，“通过忽视儿科方面，我认为人们正在错失人类疾病干预的窗口期。” 泰勒希望这个项目能改变研究界看待儿科的方式。这是一个宏大的目标，需要大数据——以及像她这样的人物来帮助把一切都整合在一起。 *科琳·德贝勒丰（Colleen de Bellefonds）是驻巴黎的科学记者。*

这位科学家正在帮助绘制缺失的儿童发育图谱

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