作者:蒋建科 来源:人民日报 发布时间:2014-7-21 9:42:09
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人民日报:三问中国人类蛋白质组计划

 

军事医学科学院供图

前不久,历经多年论证、被誉为我国生命科学研究领域里程碑事件的中国人类蛋白质组计划(简称CNHPP)正式在京启动,来自清华大学、北京大学、中国科学院、军事医学科学院、解放军总医院、复旦大学等40多所高校、科研机构的近百名专家,共同见证了这一历史性时刻。

蛋白质组计划和基因组计划有何不同?中国的蛋白质组研究在国际上处于什么位置?中国人类蛋白质组计划将如何进行?

围绕上述问题,本报记者独家采访了有关专家。

一问 为什么要搞中国人类蛋白质组计划?

生,源于基因组;命,却一定由蛋白质组决定。只有蛋白质组才能从根本上阐释生命

相比“蛋白质组”,“蛋白质”一词更为人们所熟知。它是生物体内一种极为重要的高分子有机物,占人体干重的54%,1838年由荷兰科学家格里特首先发现。

基于此,1994年,澳大利亚科学家率先提出“蛋白质组”,意指某个时刻,某个组织、器官或个体中所有蛋白质的集合,是一个整体的概念。

科学家们之所以对蛋白质组产生浓厚兴趣,还得从人类基因组计划说起。2003年4月,经由6国科学家历时13年奋战的人类基因组计划画上了句号。

“科学界曾经认为,只要绘制出人类基因组序列图,就能了解疾病的根源。但我们错了。“国际蛋白质组组织首任主席萨姆•哈纳什说,事实上,我们只了解10%基因的功能,剩下的90%仍是未知的。

“人们总以为蛋白质组计划是基因组计划的附庸或者说是子产品,这也是一个误区。人类基因组计划并不像事前所预期的那样,能够逾越蛋白质这一生物功能去揭示人类生、老、病、死的全部秘密,基因组序列只是提供了一维遗传信息,而更复杂的多维信息则发生在蛋白质组层面。”国际人类蛋白质组计划执委、亚太蛋白质组组织主席、中国科学院院士贺福初说,基因组和蛋白质组的关系,好比词典与文章、元素表与化工厂。

“基因组学中微小的差异,在蛋白质组学中可以被千倍甚至近万倍地放大,想要解密基因组,必须先系统认识蛋白质组。”贺福初认为。

他举例说,人体各个器官如耳、鼻、喉、心、肝、肺,其基因组完全相同,不同的是蛋白质组。因此,不同器官形态、功能各异,是蛋白质组在背后“操盘”。

“就像蛹化蝶,无论形态如何变化,基因组是不变的。”军事医学科学院放射与辐射医学研究所研究员钱小红这样比喻。在她看来,人的每一种生命形态,都是特定蛋白质组在不同时间、空间出现并发挥功能的结果。比如,某些蛋白质表达量偏离常态的高或低,就能够表征人体可能处于某种疾病状态。

“生,源于基因组;命,却一定由蛋白质组决定。只有蛋白质组才能从根本上阐释生命。”贺福初进一步解释道,“蛋白质组,可以揭示疾病的发病机制和病理过程,发现新型诊断标志物、治疗和创新药物,可以全面提高疾病防诊治水平。这个项目如完成,将揭示人体器官蛋白质组的构成,一旦哪一部位出现异常即可实现‘GPS定位’,进而找到针对性的诊断措施、干预措施和预防措施。”

二问 中国能搞人类蛋白质组计划吗?

以贺福初院士为代表的中国蛋白质组研究团队,在该领域向世界交上了一份漂亮的答卷,在某些方面已走在全球前列

近代以来,中国先后错过了多次世界科技革命的机遇。蛋白质组学研究,恰恰是我国生命科学中少数几个能够始终跻身世界前沿的科学领域。

据专家介绍,中国人类蛋白质组事业的发展,也催生了一系列大型研究基地和覆盖全国的协作网络。据不完全统计,目前包括中科院、教育部、卫生计生委、军队以及湖南、广东、重庆、浙江等在内的省部级重点实验室已超过10个。由贺福初院士发起,以军事医学科学院、清华、北大为代表的7家单位共同筹建的北京蛋白质组研究中心,于2005年被确立为“人类肝脏蛋白质组计划”国际执行总部,成为一座世界级的“生命之都”。

此外,自2000年至2010年,中国累计发表论文2800多篇,位列全球该领域第四。值得一提的是,最近4年,中国在该领域发文量直线上升,历史性地达到1000多篇,年度论文发表数已跃居世界第二(第一为美国),位居全国其他学科前列。

历经十余年的努力,中国蛋白质组研究团队向世界交上了一份漂亮的答卷:成功构建迄今国际上质量最高、规模最大的人类第一个器官——肝脏蛋白质组的表达谱、修饰谱、连锁图及其综合数据库;首次实现人类组织与器官转录组和蛋白质组的全面对接;在炎症诱发肿瘤等方面,发现一批针对肝脏疾病、恶性肿瘤等重大疾病的潜在药靶、蛋白质药物和生物标志物。如,2008年,张学敏课题组首次发现炎症和免疫的新型调控分子CUEDC2,可作为肿瘤耐药的新标志物,从而为克服癌细胞耐药提供了原创性的药物新靶点和治疗新思路。2010年,周钢桥课题组“逮到”肝癌的易感基因,为肝癌的风险预测和早期预警提供了重要理论依据和生物标记……上述几项成果均发表于国际顶级的《科学》《自然》系列杂志。

三问 中国人类蛋白质组计划怎样进行?

将分三个阶段进行,计划产生的大数据将全景式地揭示人体蛋白质组成及其调控规律,解读人类基因组这部“天书”

世界蛋白质组学领域内的新一轮科技竞赛已开始。中科院院士张玉奎指出,虽然中国在蛋白质组一些领域走在了世界前列,但国外有些团队如今正快马加鞭。这警醒我们:必须加快步伐,否则很快将被甩出第一阵营。

“逆水行舟不进则退,我们绝不能丧失已经取得的优势。”贺福初说。

据悉,中国人类蛋白质组计划将分三个阶段展开。第一阶段,全面揭示肝癌、肺癌、白血病、肾病等十大疾病所涉及主要的组织器官的蛋白质组,了解疾病发生的主要异常,进而研制诊断试剂、筛选药物,力争2017年左右完成;第二阶段,争取覆盖中国人的其他常见疾病,提升中国人群疾病的防治水平;第三阶段,实现人类更多疾病的覆盖。

当前,全球每年产生的生物数据总量高达EB级(10的18次方比特),生命科学领域正在爆发数据革命。生物数据最大的是基因组数据,它完成后,蛋白质组数据无疑将成为更大、更重要和更核心的科学数据。我国已部署建设的蛋白质科学基础设施将相继投入运行,这是国际上最大的蛋白质组学研究基地,将有力支撑和推动中国人类蛋白质组计划的实施和大数据的产生。中国人类蛋白质组计划产生的大数据将全景式地揭示人体蛋白质组成及其调控规律,解读人类基因组这部“天书”。

“这项计划,是以中国重大疾病的防治需求为牵引,发展蛋白质组研究相关设备及关键技术,绘制人类蛋白质组生理和病理精细图谱、构建人类蛋白质组‘百科全书’,为提高重大疾病防诊治水平提供有效手段和中国生物医药产业发展提供原动力。”贺福初说,“我们首先看重科学价值,其次才是经济效益,因为这是真正的原始创新,是中国能够引领世界科技发展的重要领域之一。”(原标题:三问中国人类蛋白质组计划)

 

 
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