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14年,這項大科學(xué)計劃干了哪些事兒

2018年10月30日 10:48 | 作者:劉垠 | 來源:科技日報
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全球每年約有70萬例左右的新發(fā)肝癌病人,其中35萬例以上在中國。中國是肝病大國,同時也是肝癌大國。一直以來,人類和肝病的斗爭不曾停歇。

“得了肝癌不可怕,怕的是其復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移,要抑制腫瘤的復(fù)發(fā)和轉(zhuǎn)移,需要對其表達的標(biāo)志蛋白分子進行監(jiān)測和預(yù)警。如果執(zhí)行肝臟基本代謝及解毒功能的蛋白質(zhì)表達量降低,而與腫瘤侵襲遷移相關(guān)蛋白質(zhì)分子群的表達量增高,預(yù)示著患者預(yù)后較差,是術(shù)后的重點監(jiān)測對象。”軍事科學(xué)院軍事醫(yī)學(xué)研究院研究員姜穎說,在完成計劃“兩譜、兩圖、三庫”的科學(xué)目標(biāo)后, 研究團隊正在做的是對肝癌等疾病進行蛋白質(zhì)組分子分型和個性化臨床診療及干預(yù)方案的制定。

而姜穎所說的“計劃”,是始于2004年由我國領(lǐng)銜主導(dǎo)的,美、英、法等17個國家頂尖科學(xué)家團隊參與的“國際人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃”。上述研究成果,近日將以論文形式刊發(fā)于國際知名期刊。

在10月27—29日召開的2018世界生命科學(xué)大會上,國際人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃亮相中國生命科學(xué)領(lǐng)域重大成果展示區(qū)。計劃目前進展如何?我國又為何能牽頭實施這一生命科學(xué)領(lǐng)域的國際大科學(xué)計劃?科技日報記者就此展開采訪。

解密基因組,繞不開蛋白質(zhì)組

說到蛋白質(zhì)組計劃,就不得不提到人類基因組。2003年,隨著人類基因組計劃的完成,人類基因的注釋與確認(rèn)成為生命科學(xué)面臨的重要任務(wù)之一。

“基因組和蛋白質(zhì)組的關(guān)系,好比詞典與文章、元素表與化工廠的關(guān)系。”時任國際人類蛋白質(zhì)組計劃執(zhí)委、中科院院士賀福初說,蛋白質(zhì)是生命活動的主要執(zhí)行者,想要解密基因組,必須先系統(tǒng)認(rèn)識蛋白質(zhì)組。

2002年,師從著名遺傳學(xué)家談家楨的賀福初院士率先提出人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃,并提出建立蛋白質(zhì)組“兩譜、兩圖、三庫”的科學(xué)目標(biāo),得到了國際同行的廣泛響應(yīng)。

“我國牽頭的國際人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃,作為國際人類蛋白質(zhì)組計劃的首批計劃之一被優(yōu)先啟動,美國牽頭的是人類血漿蛋白質(zhì)組計劃?!苯f自2003年博士畢業(yè)后就投身人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃,如今已是團隊核心人物。她說,人類基因組計劃是以染色體進行國際分工,人類蛋白質(zhì)組計劃則以人體的組織器官進行劃分。

之所以我國科學(xué)家將人類蛋白質(zhì)組計劃首個目標(biāo)聚焦于肝臟,是因為中國有1.5億以上的肝炎病毒攜帶者,每年死于病毒性肝炎及與病毒性肝炎相關(guān)的肝纖維化、肝硬化和肝癌的人數(shù)占世界總數(shù)半數(shù)以上,每年醫(yī)療費用逾千億元(占國民生產(chǎn)總值的1%以上),控制肝病的發(fā)生發(fā)展和提高肝病患者的生活質(zhì)量迫在眉睫。

該計劃通過對肝臟蛋白質(zhì)全景式、高通量和規(guī)模化的研究,解析肝臟蛋白質(zhì)在生理、病理過程中的功能意義,發(fā)現(xiàn)一批肝臟疾病的新型診斷標(biāo)志物、藥物作用靶標(biāo)和創(chuàng)新藥物,為全面提高疾病預(yù)防診治水平、降低醫(yī)療費用提供有效手段。

從1%跨越到30%,從參與走向引領(lǐng)

作為開發(fā)疾病預(yù)防診治藥物和技術(shù)的直接靶體庫,人類蛋白質(zhì)組已成國際生物科技研發(fā)的戰(zhàn)略制高點。國家自然基金委、科技部“863”“973”計劃以及《國家中長期科技規(guī)劃綱要》中,都對蛋白質(zhì)組學(xué)研究予以持續(xù)支持。

值得關(guān)注的是,在國際人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃中,中國承擔(dān)其中30%的工作量。而此前,中國參與由美國領(lǐng)導(dǎo)的人類基因組計劃,僅承擔(dān)其中1%的工作任務(wù)。

從1%到30%的跨越,意味著中國在國際大科學(xué)計劃中從參與走向了引領(lǐng),背后是中國蛋白質(zhì)組學(xué)的厚積薄發(fā)。賀福初表示,在國家大力支持下,中國蛋白質(zhì)組學(xué)很快建立起比較完善和先進的技術(shù)體系,涌現(xiàn)出一批優(yōu)秀的蛋白質(zhì)組學(xué)科技人才,產(chǎn)出一批具有重大影響的科技成果,較早地在國際上發(fā)出了自己的聲音,有了更加重要和突出的話語權(quán),國際學(xué)術(shù)影響和地位不斷提升。

“賀福初院士敏銳意識到蛋白質(zhì)組成為國際戰(zhàn)略資源競爭點,如果不從源頭進行創(chuàng)新占領(lǐng)制高點,別人也不會跟著你的科學(xué)目標(biāo)和技術(shù)策略走?!苯f告訴記者,國際人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃的實施過程中,賀福初院士一再強調(diào)要做“頂天立地”的科學(xué),科學(xué)價值和社會效益的原始創(chuàng)新,是中國能夠引領(lǐng)世界科技發(fā)展的重要因素之一。

就在2010年,國際人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃“兩譜、兩圖、三庫”的科學(xué)目標(biāo)初步實現(xiàn)。我國科學(xué)家歷時5年多的艱辛探索,完成了人類肝臟蛋白質(zhì)組表達譜和修飾譜,繪制了蛋白質(zhì)相互作用連鎖圖和定位圖。“三庫”則是建立符合國際標(biāo)準(zhǔn)的肝臟標(biāo)本庫、發(fā)展規(guī)模化抗體制備技術(shù)并建立肝臟蛋白質(zhì)抗體庫和建立完整的肝臟蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)庫。

數(shù)據(jù)資源共享,驅(qū)動精準(zhǔn)醫(yī)療發(fā)展

“隨著國際人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃的開展,我們的研究成果大多以論文、專著形式發(fā)表,計劃中所構(gòu)建的數(shù)據(jù)資源全部開放、資源共享?!闭劶坝媱澋哪壳斑M展,姜穎以“兩譜、兩圖”為例表示,2010—2015年間,研究人員將解析肝臟蛋白質(zhì)組的分辨率加深、覆蓋率擴大,可以鑒定更多以前“抓不到”的蛋白。“以前僅能鑒定六千多個蛋白質(zhì),現(xiàn)在我們可以鑒定到肝臟中一萬多種蛋白質(zhì)。而2015年以后,隨著蛋白質(zhì)組鑒定技術(shù)的通量化和微量化,我們有能力開展大規(guī)模、微量臨床樣本的蛋白質(zhì)組鑒定了,與精準(zhǔn)醫(yī)療的聯(lián)系也越發(fā)緊密。”

姜穎親歷了中國蛋白質(zhì)組計劃從無到有、從跟著人家干到牽頭引領(lǐng)的全過程。讓她自豪的是,中國蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展可以應(yīng)用于我國重大疾病個性化治療方案的制定,這是作為基礎(chǔ)研究科研人員最為欣慰的。

“對126例肝癌及配對癌旁組織樣本的蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)產(chǎn)出后,我們發(fā)現(xiàn),目前臨床上認(rèn)為的早期肝癌患者,其蛋白質(zhì)組構(gòu)成有很大不同,可以據(jù)此分成三種不同的蛋白質(zhì)組亞型,而不同亞型的患者,術(shù)后應(yīng)該對應(yīng)不同的治療方案。”姜穎說,科研人員監(jiān)測發(fā)現(xiàn),早期肝癌病人在進行手術(shù)切除后,約30%的患者術(shù)后復(fù)發(fā)轉(zhuǎn)移的危險系數(shù)非常大,蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)會為病人提供相應(yīng)的候選靶向治療方案。

十多年間,國際人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃交出了一份傲人的成績單:成功構(gòu)建國際上質(zhì)量最高、規(guī)模最大的人類第一個器官——肝臟蛋白質(zhì)組的表達譜、修飾譜、連鎖圖及其綜合數(shù)據(jù)庫;首次實現(xiàn)人類組織/器官轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組的全面對接;發(fā)現(xiàn)一批針對肝臟疾病、惡性腫瘤等重大疾病的生物標(biāo)志物、潛在藥靶和蛋白質(zhì)藥物……

2014年,經(jīng)過多年論證的中國人類蛋白質(zhì)組計劃在京啟動,將分三個階段展開。第一階段,全面揭示肝癌、肺癌、白血病、腎病等十大疾病所涉及的主要組織器官的蛋白質(zhì)組,了解疾病發(fā)生過程中蛋白質(zhì)組的主要異常改變,進而研制診斷試劑、篩選藥物,力爭2018年底完成;第二階段,爭取覆蓋中國人的其他常見疾病,提升中國人群疾病的防治水平;第三階段,實現(xiàn)人類更多疾病的覆蓋。

“沒有國際人類肝臟蛋白質(zhì)組計劃這一大科學(xué)計劃的開展,就沒有現(xiàn)在蛋白質(zhì)組學(xué)的蓬勃發(fā)展和后續(xù)人類蛋白質(zhì)組計劃的實施,也就沒有我國在該領(lǐng)域的全球影響力和主導(dǎo)地位?!辟R福初表示,十多年間科研團隊積累的技術(shù)、經(jīng)驗、人才等,都是如今開展人類蛋白質(zhì)組計劃不可多得的寶貴財富。

編輯:趙彥

關(guān)鍵詞:解密基因組 蛋白質(zhì)組 肝癌

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