做基因组学做不了的事 蛋白质组学可更精准打击癌症

克日，国际人类蛋白质组构造宣布了2020年度威望嘉奖获奖名单，中国科学院院士、军事科学院军事医学钻研院钻研员贺福初荣获蛋白质组学超卓成绩奖。

贺福初院士领先提出人类蛋白质组计划的科学目标与技术门路，提倡并领衔了人类第一个关于构造、器官的蛋白质组计划，提示了人体首个器官（肝脏）蛋白质组。2014年，贺福初院士辅导启动“中国人蛋白质组计划”（CNHPP）。此次获奖是国际蛋白质组学范围对他领先提出并重复实际的“蛋白质组学驱动的精准医学”这一理念与范式的高度认可，标识表记标帜着我国蛋白质组学钻研再度领跑国际。

那末，甚么是蛋白质组学？蛋白质组学驱动的精准医学又是甚么？我国当前钻研平息如何？就这些成绩，科技日报记者采访了贺福初院士。

解密基因组需求体系熟悉蛋白质组

蛋白质组，是指一个基因组、一个细胞或构造、一种生物体所表达的局部蛋白质。蛋白质组钻研，是在团体水平上钻研细胞、构造以致全部性命体内蛋白质组成及其举动纪律的科学，由此从蛋白质水平上得到关于疾病发作、细胞代谢等历程团体而片面的熟悉。

贺福初暗示：“说到蛋白质组，就不能不提到基因组。基因组和蛋白质组的干系，好比‘词典与文章’‘元素表与化工场’的干系。随着人类等生物体全基因组序列的测序完成，科学家逐步熟悉到基因组只是誊写了遗传暗码的‘天书’，仅从基因序列的角度根柢没法残缺、体系地分析生物体的服从。”

“许多性命征象之谜，不能直接从基因序列中得到解答。蛋白质是性命举动的主要实施者，想要解密基因组，必须先体系熟悉蛋白质组。”贺福初引见，正因云云，国际威望期刊《自然》《科学》在2001年2月宣布人类基因组草图的同时，分别发表相干述评与瞻望，觉得蛋白质组学将成为新世纪最大计谋资本——人类基因钻研夺取战的计谋制高点之一。当月，人类蛋白质组构造（HUPO）即宣布建立。次年，“人类蛋白质组计划”（HPP）宣布发表启动。

“人类蛋白质组计划”是继人类基因组计划（HGP）以后最大范围的国际性科技工程，也是21世纪第一个严重国际合作计划。

“因为蛋白质组的钻研工具远比基因组要庞大许多，需求从国家计谋层面兼顾计划，整合天下相干范围科研之力，配合专项资金和资本才气够敦促。所以在提出之初，国际上唯一少数兴盛国家的几个尖端尝试室展开响应的钻研。”贺福初说。

1998年头，国家自然科学基金委设立了“蛋白质组及其静态变革钻研”严重项目。这是我国当局支撑的第一个蛋白质组学钻研项目，为后续实施系列蛋白质组学国家级项目并走向国际前线奠基了主要根底。

打造人类蛋白质组计划的“中国情势”

经过几年的探求与实际，我国领先提出“人类肝脏蛋白质组计划”（HLPP），并提出建立蛋白质组“两谱、两图、三库”的计谋目标，即建立肝脏蛋白质组表达谱、润饰谱、连锁图、定位图、样本库、数据库和抗体库。2002年，国际学界启动“人类肝脏蛋白质组计划”，并于凡尔赛召开的第一届HUPO大会上正式谈判经过历程。

2003年10月，由我国领衔、前后11个国家到场的“人类肝脏蛋白质组计划”片面启动实施。该计划是国际“人类蛋白质组计划”中第一小我私人体构造器官的蛋白质组计划，是中国科学家提倡和领衔的第一个国际大型合作计划。

“从HLPP的提出、论证再到钻研事情的展开，用时十余年之久。这是‘大科学计划’的一次意义不凡的中国实际。”贺福初说。

记者了解到，在实施HLPP历程中，中国科学家前后钻研了中国人胚胎肝构造和中国成人肝脏构造的蛋白质组，审定蛋白质逾越10000种，并操纵这些数据对肝脏心理服从停止了体系解读。

经过历程前期积聚，我国在蛋白质组表达谱分析的技术才气上，到达国际先辈水平。2007年，蛋白质组学国家重点尝试室建立。在2009年的国际蛋白质组尺度物质评价中，该重点尝试室的技术才气位居环球前6。2018年11月，蛋白质科学钻研（北京）国家严重科技根底装备顺利经过历程国家验收。

“有了这些积聚，国家科技部初度整合973计划、863计划、国际合作计划，历经数年论证，由蛋白质组学国家重点尝试室牵头，于2014年正式启动‘中国人蛋白质组计划’。”贺福初引见，2018年项目结题时，已完成构建晚期肝细胞癌及癌旁构造、洋溢型胃癌及癌旁构造、肠型胃癌及癌旁、肺腺癌及癌旁等疾病构造的深度覆盖蛋白质表达谱，数据量到达52.7TB（万亿字节），在高置信度水平上，定量审定人类表达蛋白质15553种，并得到疾病构造旌旗灯号收集调控蛋白表达变革纪律，完成潜伏分子标识表记标帜物和候选靶标的深化挖掘。

“在此根底上，CNHPP构建了系列一般器官、构造、细胞的蛋白质组定量参考谱。它们相称于人体构造器官体液蛋白质的‘斗极环球定位体系’。”贺福初说。

片面分析多种人体肿瘤蛋白质组

“‘精准’二字是医学界追求的目标，即经过历程病因的精准诊断，订定响应的精准医治计划和防备计谋。”贺福初指出。

随着“人类基因组计划”的完成、基因组测序技术的不竭提拔和生物信息学与大数据科学的快速展开，催生了基因组学驱动的精准医学，其中最具代表性的就是2006年由美国主导的“癌症基因组图谱计划”。但其仍有许多范围性。为此，美国在此根底上于2011年启动临床蛋白质组肿瘤分析项目，旨在用差别种类癌症蛋白质组注释其基因组全景图，创立了蛋白质组学依靠于基因组学的蛋白质组—基因组学。

“但这类蛋白质组学钻研一直未能摆脱基因组学的天赋不敷。”贺福初报告记者，“而我们的CNHPP计划另辟门路，对多种人体肿瘤停止了片面深化的蛋白质组分析。2018年，我们发表了洋溢型胃癌的蛋白质组全景图，建立了首个与预后相干的蛋白质组分子分型；2019年，我们领先在《自然》宣布了晚期肝细胞癌的蛋白质组分子分型并发明新的医治靶标，开启了蛋白质组驱动的精准医学新时期；2020年，我们又在《细胞》相继发表了非小细胞肺癌的蛋白质组分子分型钻研，再次证清楚明了蛋白质组学在精准医学中的配合性和相当主要性，为我国连续引领国际蛋白质组学钻研缔造了优秀的条件。”

记者了解到，蛋白质组驱动的精准医学是由我国科学家初创的精准医疗新情势，是一项国际多中心、多学科合作的大科学项目，实在施的范围和庞大水平均远超HGP，对科技、经济、社会展开的敦促感化也没法计算。

贺福初说：“假如说抗生素的缔造激起了第一代医学医治技术反动，影象学和分子医学的展开激起了第二代医学诊断技术反动，那末，由蛋白质组学驱动的精准医学，必将带来精确诊断与精准医治同一的第三代医学反动。”

“下一步，‘中国人蛋白质组计划’团队将在国际范围布置建立蛋白质组驱动的精准医学技术体系和行业尺度，进一步提拔对严重、疑问疾病的‘精准定位’和‘精确打击’才气。”贺福初流露。