超越遗传字母，这些结果可能会改变医学。
得益于日益高效且经济实惠的基因测序技术，我们现在可以以前所未有的详细程度绘制我们的基因蓝图。
但每个基因的作用是什么？在大约 20,000 个编码蛋白质的基因中，我们只了解它们功能的一小部分。研究最多的基因与疾病有关。许多其他人在背景音乐中嗡嗡作响，让我们的身体保持运转，但具体是如何运作的尚不清楚。
现在有一个雄心勃勃的项目旨在破译所有基因的功能。
在美国国立卫生研究院的领导下， MorPhiC 联盟正在创建每个基因功能的第一个目录。他们计划利用多种基因编辑技术逐一抑制基因，看看它如何改变细胞的行为。
该项目最近启动了其初始阶段，旨在解决 1,000 个基因问题。该团队还在构建数据基础设施来共享调查结果和事实核查结果。
该项目提供了每个基因及其组合如何使我们的身体功能保持正常运转的鸟瞰图。
作者写道，这是人类基因组计划之后的“下一个前沿”。这些研究将告诉我们“基因如何单独或共同发挥作用来控制细胞过程”并最终改变我们的细胞、组织和健康。
生命密码
我们的细胞是嗡嗡作响、不眠不休的生物城市。
市中心是一个形状像桃核的结构，里面容纳着我们所有的 DNA。不同的分子在细胞内呼啸而过，将 DNA 信息翻译成蛋白质。蛋白质是身体的主力，继续指导新陈代谢，触发免疫防御，并通过血液输送氧气。
深入了解基因如何发挥作用是来之不易的胜利。传统上，科学家们对单个基因（通常是可能与某种疾病相关的基因）进行了多年的研究。
高通量 DNA 测序通过寻找潜在有害的基因变异或“等位基因”来加速这些研究。
等位基因是同一基因的不同版本，但具有一系列不同的物理后果。眼睛颜色就是一个例子。不同的等位基因会导致蓝色、棕色、绿色或其他颜色的眼睛。还发现基因变异会增加患阿尔茨海默病的风险，或预防阿尔茨海默病。
得益于包含数十万个基因组的数据库，现在可以找到与 5,000 多种健康结果相关的不同等位基因。通过比较大量人类的基因组，此类研究找到了许多与疾病相关的基因。其他项目，例如表观基因组学路线图联盟和DNA 元素百科全书项目，提供了有关基因何时何地开启或关闭的见解。
即便如此，“一半的人类基因在科学研究中几乎没有被提及”，作者写道。 “据估计，75% 的蛋白质编码基因研究都集中在不到 10% 的蛋白质上。”
绘制基因组其余部分的图表是一项艰巨的任务。基因在不同细胞类型中的功能差异很大。尽管大多数细胞都含有相同的 DNA 蓝图，但蓝图的激活方式取决于组织。因此，同一个蓝图可以引导细胞走向完全不同的命运，例如构建我们的骨骼、心脏和大脑。相同的基因，根据具体情况，也可以在整个身体中产生不同的影响。
但如果没有彻底了解所有基因功能，我们目前的知识是“扭曲的”和“有偏见的”，该团队写道。
扩展视野
加入 MorPhiC 联盟。该项目于 2022 年首次启动，现已全面展开，将绘制单个基因或相关基因组如何构建和管理我们的细胞的图谱。
他们希望通过创造“无效”等位基因来做到这一点——从本质上消除基因的功能。科学家们长期以来一直使用这种方法来筛选与各种疾病相关的个体基因，但 MorPhiC 正在通过将该技术应用于整个人类基因组来扩大规模。
该联盟从诱导多能干细胞系开始。这些是已经恢复到干细胞样状态并且可以从那里扩展的成体细胞。公开可用的细胞系允许研究人员比较具有相同遗传背景的细胞的数据。
该联盟已转向基因编辑工具 CRISPR 来抑制基因功能。有些方法直接编辑遗传信息；其他人则在不触及基因代码的情况下关闭基因。许多都包含一个“条形码”来跟踪单元格内的编辑以进行验证。
研究小组写道，这些方法中的每一种“都有独特的优势，具体取决于正在研究的基因”。但标准化他们的基因编辑策略使得在与合作中的其他人共享时更容易解码结果。
下一步是将基因变化与细胞功能联系起来。该联盟批准了一系列测试，看看基因关闭时会发生什么。例如，其中包括每次编辑后对 RNA、蛋白质和脂肪进行测序。这些测试涵盖了细胞生命的重要方面，例如其生长、再生和按需转化为其他细胞类型的能力。虽然并不全面，但它们涵盖了细胞的主要功能以及它们如何可能出错。
该团队写道，尽管每个机构可能包含额外的屏幕，但该项目的所有中心都使用相同的测试集。
使基因失活并不容易。为了进行质量控制，每个中心还将深入研究细胞的转录组（即哪些基因被打开），以确保目标基因被关闭。为了进一步控制质量，所有团队都将从编辑同一组基因开始，以验证程序并共享结果。
数据中心
与此同时，三个中心正在制定数据分析和验证协议。这些将有助于存储和标准化数据，因此可以在整个项目和科学界共享。
这些中心还开始分析来自不同来源的数据，以了解不同基因如何共同作用，例如，一个受损基因如何引起级联效应，改变其他遗传功能，进而改变新陈代谢、细胞发育或免疫反应。作者写道，这些数据可能有助于“开发新颖的机器学习框架”，该框架可以破译基因网络如何影响细胞的生命。
MorPhic 的初始阶段预计将持续五年，每个实验室都使用多能干细胞系统。然而，该财团已经在展望未来。未来的一个目标是找到一种可以表征多种细胞类型中具有多种功能的基因的测试。另一个延伸目标是同时关闭多个基因，看看它们如何改变细胞的行为。
作者写道：“这项大规模的努力将广泛提高我们对人类基因以及它们如何相互作用以控制正常人类发育和疾病发病机制的理解。”