中人類(lèi)蛋白質(zhì)組計劃：精準解密中人的健康密碼

中科學(xué)院院士賀福初有個(gè)比喻：基因組和蛋白質(zhì)組的關(guān)系就像詞典與文章、元素表與化工廠(chǎng)?；蚪M學(xué)中微小的差異，在蛋白質(zhì)組學(xué)中可以被千倍甚至近萬(wàn)倍地放大。因此，要真正闡釋生命，必須從蛋白質(zhì)組中尋找答案。

北京市昌平區中關(guān)村生命科學(xué)園的主入口處，棟由南北雙樓組成的銀白色建筑呈字型展開(kāi)。這里是蛋白質(zhì)科學(xué)中心—北京（鳳凰中心）的總部大樓，也是“中人類(lèi)蛋白質(zhì)組計劃”（以下簡(jiǎn)稱(chēng)CNHPP）的主要研究基地，從2014年6月至今，有關(guān)人類(lèi)蛋白質(zhì)組的龐大數據在這棟建筑中陸續被測量和解讀。

偶爾從門(mén)口經(jīng)過(guò)的人也許無(wú)法想象，這些數據有天會(huì )完全改變眼前的生活?；谌祟?lèi)基因組這部“天書(shū)”而發(fā)展起來(lái)的精準醫療，將因為人類(lèi)蛋白質(zhì)組信息的清晰而變得更加精細和普適。

不久前，鳳凰中心主任、北京蛋白質(zhì)組研究中心主任、蛋白質(zhì)組學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗室副主任秦鈞在第屆生命組學(xué)與精準醫學(xué)大會(huì )上對CNHPP作了介紹，《中科學(xué)報》記者就該計劃對其進(jìn)行了專(zhuān)訪(fǎng)。

只有蛋白質(zhì)組才能從根本上闡釋生命

《中科學(xué)報》：人類(lèi)基因組計劃完成了對人類(lèi)23對染色體上全部DNA攜帶的遺傳信息的總和——30億個(gè)堿基對的測序工作，人體“天書(shū)”已完整地呈現在了人類(lèi)面前?，F在對人類(lèi)蛋白質(zhì)組展開(kāi)研究，其意義是什么？

秦鈞：科學(xué)界曾經(jīng)認為，只要繪制出人類(lèi)基因組序列圖，就能了解**的根源，但事實(shí)并非如此。

基因是人類(lèi)遺傳信息的載體，是生命奧秘原始、根本的物質(zhì)基礎。蛋白質(zhì)是基因表達的產(chǎn)物，是構成有機體的主要成分，是所有生命活動(dòng)的載體和功能執行者，是細胞執行生長(cháng)、發(fā)育、衰老和死亡等各種生命活動(dòng)的基本單位。蛋白質(zhì)與基因密切相關(guān)，但是在此基礎上又產(chǎn)生很多變化，造就了生物體不同的形態(tài)、形狀，或者執行不同的功能。

個(gè)有機體只有個(gè)基因組，但是同個(gè)有機體的不同細胞中的蛋白質(zhì)的組成和數量卻隨細胞種類(lèi)和功能狀態(tài)的不同各有差異。比如，人體不同組織器官的基因組是樣的，但是各個(gè)組織器官的蛋白質(zhì)組不完全樣。人和鼠的基因組的差別僅為1%，但是其形態(tài)、性狀差別非常大，這就是蛋白質(zhì)組不樣的體現。

中科學(xué)院院士賀福初有個(gè)比喻：基因組和蛋白質(zhì)組的關(guān)系就像詞典與文章、元素表與化工廠(chǎng)。確實(shí)如此，基因組學(xué)中微小的差異，在蛋白質(zhì)組學(xué)中可以被千倍甚至近萬(wàn)倍地放大。因此，要真正闡釋生命，必須從蛋白質(zhì)組中尋找答案。

《中科學(xué)報》：在CNHPP開(kāi)展之前，中科學(xué)已經(jīng)主導執行過(guò)“人類(lèi)肝臟蛋白質(zhì)組計劃”（HLPP）。和HLPP相比，CNHPP對研究方法和技術(shù)提出哪些新的要求？

秦鈞：與前期的HLPP相比，無(wú)論從研究思路、技術(shù)方法，還是平臺和團隊，CNHPP都有較大的改進(jìn)和完善，研究范圍也顯著(zhù)擴大。特別是對數據質(zhì)量、數據產(chǎn)出的速度等要求也越來(lái)越。比如，蛋白質(zhì)組的分析速度、精度以及在定量、可視化等方面要求不斷提升。在CNHPP中，我們將對象擴展到心臟、肝臟、胃、肺臟、腎臟等****，獲得的實(shí)驗數據不僅可以在器官內比較，更可以在器官間分析，獲得**的認識。

樣本檢測效率可提升6倍

《中科學(xué)報》：為了繪制人類(lèi)蛋白質(zhì)組的精細圖譜，CNHPP都將展開(kāi)哪些研究？

秦鈞：主要開(kāi)展的研究包括：建立樣本采集方法標準、樣本預處理和生物質(zhì)譜分析策略；進(jìn)行含有定量信息的正常組織和**、**旁組織蛋白質(zhì)表達譜、磷酸化譜、轉錄因子譜構建；建立臨床蛋白質(zhì)組大數據平臺；通過(guò)數據分析、知識挖掘，發(fā)現若干**人群特征性信號通路變化的線(xiàn)索以及它們和病人手術(shù)后存活的關(guān)系。

這其中包含了很多難題。先需要攻克的是蛋白質(zhì)分離鑒定的速度、樣本通量，除此之外，還有微量或痕量蛋白質(zhì)的分析、蛋白質(zhì)組大數據構建和多維度組學(xué)對接、蛋白質(zhì)組數據的深入分析和知識挖掘的方法策略等。

《中科學(xué)報》：CNHPP從2014年6月啟動(dòng)，迄今取得了哪些進(jìn)展？

秦鈞：主要包括五個(gè)方面的進(jìn)展。

先，建立了樣本采集方法標準，并推廣至全體項目團隊，各臨床團隊已完成100組以上的樣本，包括正常組織、**組織、**旁組織的收集。第，建立了樣本預處理和生物質(zhì)譜分析策略，包括表達譜、磷酸化譜、轉錄因子譜方法標準。第三，建立了種新蛋白質(zhì)組分析策略，可在接近和達到樣本蛋白表達數量的水平上，將檢測時(shí)間縮短至傳統蛋白質(zhì)組技術(shù)的1/7左右。該分析策略已作為本項目的技術(shù)規范應用在所有樣本的檢測分析中。第四，通過(guò)測定和分析個(gè)體的蛋白質(zhì)組數據，進(jìn)行含有定量信息的正常組織和**、**旁組織蛋白質(zhì)表達譜、磷酸化譜、轉錄因子譜構建。后，通過(guò)初步數據分析，發(fā)現若干**人群特征性信號通路變化的線(xiàn)索。

蛋白質(zhì)是終解決精準醫學(xué)問(wèn)題的出路

《中科學(xué)報》：你剛才提到了對蛋白質(zhì)組數據的分析，其實(shí)將所得到的海量數據轉換成有意義的海量信息才是研究的主要目的，現有的信息分析技術(shù)能夠達到這目標嗎？

秦鈞：我們通過(guò)聯(lián)合相關(guān)生物學(xué)、臨床學(xué)以及生物分析學(xué)分析海量實(shí)驗數據，是通過(guò)各種生物信息學(xué)分析方法，努力從數據中挖掘有用的信息；是依靠生物學(xué)、臨床學(xué)，從生物學(xué)問(wèn)題，臨床問(wèn)題、臨床需求等方面研讀數據。

現有的生物信息技術(shù)還不能完全按照我們的要求和期望分析蛋白組學(xué)數據。從規模和深度來(lái)看，CNHPP產(chǎn)生的數據對當前生物信息學(xué)是個(gè)挑戰。因此，我們還在不斷開(kāi)發(fā)和整合新的生物信息技術(shù)，希望構建個(gè)整合、快速、功能強大、完善的生物信息分析平臺，以滿(mǎn)足不斷產(chǎn)生的海量數據的分析，這其實(shí)也是CNHPP的個(gè)主要發(fā)展方向。

《中科學(xué)報》：CNHPP的科學(xué)價(jià)值如何切實(shí)造福人類(lèi)？

秦鈞：從現階段看，至少在以下幾個(gè)方面可造福人類(lèi)。

是通過(guò)對重大**發(fā)**展過(guò)程中的重要調控通路和重要調控蛋白質(zhì)進(jìn)行研究，揭示重大**的發(fā)**展機制，同時(shí)獲得批重要**診斷標志物、**靶標，從而提重大**的防診治水平。比如，通過(guò)篩選更多更具有診斷和判別意義的生物標志物，提重大**的早期診斷能力或者為**早期預警、健康體檢監測等重要依據，通過(guò)對**發(fā)**展密切相關(guān)的蛋白質(zhì)及其信號通路等的研究，為精準醫療判別依據和相應的手段。是可以通過(guò)新的診斷試劑、****以及相關(guān)科學(xué)儀器、診療設備等多種產(chǎn)品的市場(chǎng)化推動(dòng)生物醫藥經(jīng)濟的發(fā)展。

《中科學(xué)報》：CNHPP如何促進(jìn)精準醫療的發(fā)展？

秦鈞：我要特別強調CNHPP對目前正在籌劃、即將啟動(dòng)的中精準醫療計劃的啟示。美的精準醫療計劃沒(méi)有包含蛋白組學(xué)的內容，是個(gè)很大的缺陷。中的精準醫療計劃在蛋白組學(xué)上有考慮和布局，是個(gè)顯著(zhù)的進(jìn)步。

蛋白質(zhì)終會(huì )是精準醫學(xué)的出路?，F在蛋白組學(xué)剛剛起步，相當于基因組學(xué)10~15年前的水平，但其發(fā)展勢頭已展現出蓬勃生機。中的蛋白組學(xué)起步早，進(jìn)步快，在的蛋白質(zhì)組學(xué)域占有席陣地。近建成、投入試運行的蛋白質(zhì)組學(xué)大科學(xué)設施——鳳凰中心已在CNHPP的實(shí)施中發(fā)揮了作用。其強大的蛋白質(zhì)組解析能力，正在發(fā)展的蛋白質(zhì)組生物信息學(xué)技術(shù)和方法，統的樣本準備流程，均的質(zhì)量控制方法和與臨床醫生的緊密合作、無(wú)縫連接，已對CNHPP質(zhì)量數據的產(chǎn)出和分析了堅實(shí)的基礎和保障。

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