訪973蛋白質組項目組：打開生命的“萬花筒”

作者: 劉莉    來源: 科技日報  2007年6月22日


    如果在六七年前提到蛋白質組學，恐怕知之者甚少。但是，2001年《科學》雜志已把蛋白質組學列為六大研究熱點之一，其“熱度”僅次于干細胞研究，名列第二。如今蛋白質組學的受關注程度已令人刮目相看。  

    因為蛋白質與人類生命、疾病的密切關系，近些年來，在國際上興起了蛋白質組學研究和蛋白質科學研究的“熱潮”。我國也在2002年啟動了“人類重大疾病的蛋白質組學研究”973計劃，組織全國有關的科研機構和研究人員探索這個“萬花筒”的奧秘。

    要了解蛋白質，先看一個有趣的例子：蝴蝶從卵變蟲變蛹再變蝶，是個絕對神奇的過程。在這個過程中，它的基因組并未發生改變，而形態、顏色的變化全部由蛋白質組主導。

    有科學家將基因與蛋白質的關系，比作設計圖紙與建筑材料。就一個人而言，構成人體各種器官的基因組都是一樣的，但不同器官有著不同的功能和形態，而這些不同功能和形態的物質基礎恰恰是不同的蛋白質組，因此蛋白質組被稱為生命的“萬花筒”。

   如今，973計劃“人類重大疾病的蛋白質組學研究”項目已經結題，近日記者采訪了復旦大學生物醫學研究院和化學系的楊芃原教授，了解這一項目的實施情況，他與軍事醫學科學院賀福初院士同為項目首席科學家。  

  記者：從基因到蛋白，人類對生命的認識也是逐漸深入。大規模的蛋白質組學研究是從什么時候開始的？  

   楊芃原：對。2001年，國際科技界廣泛合作、歷時13年的“人類基因組測序計劃”完成，一些劃時代的文章發表，揭開了生命科學的許多奧秘，但也給人類自身留下了一本有待解讀的“天書”。如何讀懂這部“天書”中的遺傳信息密碼，進而真正揭示人類各種生命現象的本質和規律，就成為“后基因時代”生命科學領域最迫切的戰略任務。生命科學的戰略重點轉移到以闡明人類基因組整體功能為目標的功能基因組學上。蛋白質作為基因的表達形式和生命活動的“執行者”，自然成為新的研究焦點。  

    以研究一種細胞、組織或完整生物體所擁有的全套蛋白質為特征的蛋白質組學就成為功能基因組學中的“中流砥柱”，構成了功能基因組學研究的戰略制高點。  

   記者：我們這個973項目立項時有怎樣的設想？研究主要有哪些內容？  

   楊芃原：我們的總體設想是面向國家對于重大疾病防治的迫切需求，創建我國蛋白質組學的支撐技術平臺，構建我國人群重大疾病和健康相關蛋白質組研究的理論、技術體系。  

    重點以嚴重影響我國人群健康的重大疾病，如肝炎肝癌和惡性腫瘤等為對象，研究和發掘一批與上述疾病發生發展密切相關的蛋白質群,分別用比較蛋白質組技術研究疾病如肝炎病毒感染—肝硬變—肝癌的蛋白質組，研究和建立與重大疾病相關的功能蛋白質組數據庫；研究具有基因表達譜研究基礎的重要生理/病理體系或過程的蛋白質連鎖群。并以上述研究建立的相關蛋白質表達譜和蛋白質連鎖圖為基礎，研究和探索重大疾病發生發展的規律和機理，探索適當的干預措施的可能性，為重大疾病的防診治提供新的預警、診斷標志物和新的藥物靶標。  

   記者：項目組把肝病的蛋白質組表現作為一個重要研究對象，是出于怎樣的考慮？  

   楊芃原：肝病是一種幾乎肆虐了大半個地球的人類公敵。我國和大多數亞洲國家一樣是個肝臟病多發國。每年在肝病防治方面花費大量費用。

   記者：在這個主攻方向上取得了不錯的成績？

   楊芃原：主要是胎肝及造血干祖細胞蛋白質組學和肝病蛋白質組學取得顯著的進展，圓滿超額完成了計劃任務。

    我們全面完成了人胎肝蛋白質表達譜及發育、分化調控網絡的構建任務，并建立起完善的技術平臺。在此基礎上相繼開展了人胎肝蛋白質表達譜、磷酸化蛋白質表達譜和相互作用連鎖圖的構建。獲得一批很好的研究結果和很有潛力的學術積累。建立了國內最大的肝癌病人的臨床資料和標本庫，建立、引進和完善了不同的肝癌動物模型和細胞模型，在建立了先進和完善的肝炎—肝硬變—肝癌蛋白質組學研究體系和平臺技術基礎上，完成了人正常肝—肝炎—肝硬化—肝癌的比較蛋白質組學研究；完成了肝癌轉移相關的比較蛋白質組學研究通過疾病蛋白質組學的研究，發現了30個以上可能具有于對肝癌進行預警、診斷和預后判斷的分子標記物，為進一步確認靶標和關鍵蛋白質奠定了基礎。  

   記者：除了肝病，惡性腫瘤、心腦血管疾病和神經性疾病的蛋白質組學研究以及新技術的研究也都取得了一定的進展？  

   楊芃原：是，項目執行以后，經過5年的努力，我國在重大疾病蛋白質組學方面和蛋白質組學自主創新技術方面的研究同國內外相關研究相比較，差距正在縮小。項目研究成果的總體水平已經接近國際先進水平，并有一些創新性的突出進展。

   記者：在您看來，除了這些具體的研究成果，項目的實施對國內這一學科領域的發展有怎樣的影響？

   楊芃原：科技部及時啟動了“人類重大疾病的蛋白質組學”項目從某種意義上揭開了我國科學家在 “后基因組時代”的世界潮流中發揮更大作用的新的一頁。項目啟動后，項目首席科學家和相關課題組組長迅速組建了研究團隊，培養了一批學術骨干，并積極影響各自的單位，特別是軍事醫學科學院、中國科學院上海生命科學研究院、復旦大學等單位先后投入共約7000多萬元建立了國際一流水平的蛋白質組研究技術平臺，并經過調整積極支持了人胎肝/成人肝和人類病肝的蛋白質組研究，這一戰略舉措和動向立即引起了國內和國際上的廣泛關注。

    2002年以后，中國的蛋白質組學方面的研究得到了引人矚目的發展，參加的單位遍及各重要高等院校和科研院所。國際人類蛋白質組組織主席等重要人物、國際人類基因組組織的一些重要人物利用在華的會議先后參觀和訪問了這些單位，對中國的蛋白質組研究的雄厚背景和實力、以及儀器和技術力量都十分贊賞。   

    記者：項目也培養了一批學術帶頭人。聽說在項目實施期間，共有三位研究人員當選為兩院院士。   

    楊芃原：對。項目的另一位首席科學家，賀福初研究員，2001年在本項目被科技部批準立項后當選為中國科學院院士。張玉奎研究員，第二課題組副組長，國家色譜中心主任，2003年當選為中國科學院院士。王紅陽研究員，項目專家組專家，第五課題組參加單位負責人，2005年當選為中國工程院院士。還有4人獲得國家杰出青年基金；陳先教授還被評為教育部長江學者講座特聘教授。2003年，賀福初院士，夏其昌、錢小紅教授和我當選為國際人類蛋白質組組織理事。   

    記者：由我國推動的“國際人類肝臟蛋白質組計劃”也與973項目有關吧？   

    楊芃原：通過國內和國際會議包括國內的國際會議，發表高質量的論文，國外同行專家來訪，我們的學術影響正在日益擴大。   

    利用這個契機，項目首席科學家利用整合成的研究團隊和項目工作班子，成立了中國人類蛋白質組組織，并積極推進國際“人類肝臟蛋白質組計劃”。經過幾次國內研討會和國際研討會，2002年各國科學家一致同意啟動由中國科學家提出的“國際人類肝臟蛋白質組計劃”，并推舉賀福初院士為計劃執行主席，目前參與這項計劃的國家有中國、美國、加拿大、法國等18個國家和地區的100多個實驗室的數千名科技工作者。“人類蛋白質組計劃”是全球共同實施的又一重大科研計劃。“人類肝臟蛋白質組計劃”正是作為“人類蛋白質組計劃”的首批計劃之一被優先啟動的。

    科技部經過充分的論證，于2004年底啟動“中國人類肝臟蛋白質組計劃”，與國際“人類肝臟蛋白質組計劃”相對應，“中國人類肝臟蛋白質組計劃”已于 2005年底順利通過科技部結題驗收。圍繞人類肝臟蛋白質組的表達譜、修飾譜及其相互作用的連鎖圖等九大科研任務，我國科學家已經成功測定出6788個高可信度的中國成人肝臟蛋白質，系統構建了國際上第一張人類器官蛋白質組“藍圖”。  

    采訪快結束時，楊教授告訴記者，他們所做的基礎研究是為解決疾病特別是肝病問題，做了一些蛋白質組學方面的鋪墊，離最終解決問題更進一步。他們最終的愿望是希望找到治療疾病最有效的方法，讓中國人花最少的錢，吃最好的藥，達到最好的治療效果。