蛋白质组学

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蛋白质组学是独立于基因组学而发展起来的一门新兴的前沿学科，它在特定的时间和特定的空间研究一个完整的生物体（或细胞）所表达的全体蛋白质的特征，包括蛋白质的表达水平，翻译后的修饰，蛋白质与蛋白质相互作用等，从而在蛋白质水平上获得对于有关生物体生理、病理等过程的全面认识。这是生物技术领域继基因组之后的又一个研究热点，越来越受到科技界广泛的关注。

一、发展回顾

核酸与蛋白质是构成生物体的主要大分子。随着人类基因组等大量生物体全基因组序列的破译和功能基因组研究的展开，生命科学家越来越关注如何用基因组研究的模式开展蛋白质组学的研究。正因如此，《Nature》、《Science》在2001年2月公布人类基因组草图的同时，分别发表了“And now for the proteome”和“Proteomics in genomeland”的述评与展望，将蛋白质组学的地位提到前所未有的高度，认为蛋白质组学将成为新世纪最大战略资源---人类基因争夺战的战略制高点之一。

蛋白质组学虽然问世时间很短，但已经在研究细胞的增殖、分化、异常转化、肿瘤形成等方面进行了有力的探索，涉及到白血病、乳腺癌、结肠癌、膀胱癌、前列腺癌、肺癌、肾癌和神经母细胞瘤等，鉴定了一批肿瘤相关蛋白，为肿瘤的早期诊断、药靶的发现、疗效判断和预后提供了重要依据。

鉴于蛋白质组学发展前景的重要性和技术的先进性，西方各主要发达国家纷纷投巨资全面启动蛋白质组的研究。如美国国立卫生研究院，美国能源部、欧共体等均启动了不同生物蛋白质组的研究并取得明显进展，一批高质量的研究论文相继在国际著名学术刊物发表。由于蛋白质组学研究比基因组学研究更接近实用，有着巨大的市场前景，企业与制药公司也纷纷斥巨资开展蛋白质组研究。独立完成人类基因组测序的Celera公司已宣布投资上亿美元于此领域；日内瓦蛋白质组公司与布鲁克质谱仪制造公司联合成立了国际上最大的蛋白质组研究中心。为了促进国家与地区性的蛋白质组的发展、合作与交流，成立了国际人类蛋白质组组织 (HUPO)，在法国召开了首届国际蛋白质组大会，并迅即在北美、欧洲、韩国、日本成立了相应的分支机构。蛋白质组学已成为西方各主要发达国家、各跨国制药集团竟相投入的“热点”。

二、主要进展

在国家支持下，中国科学院生物化学研究所、军事医学科学院、复旦大学与北京师范大学等单位迅速启动了蛋白质组研究，建立并组合了二维电泳蛋白质组分离技术、图象分析技术和蛋白质鉴定的质谱技术；先后举办了三次全国性的蛋白质组学术研讨会，并在国际上较早提出了功能蛋白质组学的研究战略。我国蛋白质的色谱/电泳二维分离，二维芯片电泳分离，质谱在线鉴定等方面均取得了重要进展，并得到了国际同行的认同，具有一定优势。

虽然我国蛋白质组学研究启动不久，我国科学家已经在重大疾病如肝癌、维甲酸诱导白血病细胞凋亡启动模型及维甲酸定向诱导胚胎干细胞向神经系统分化的模型等比较蛋白质组研究以及一些重要生理和病理体系的蛋白质组成分研究方面获得了重要成就。在胚胎干细胞诱导向神经干细胞方向分化前后分离出了19个与定向诱导神经分化相关的蛋白；在HL-60细胞凋亡研究中初步筛选到21个凋亡相关蛋白。已进行了肝癌细胞系及正常肝细胞蛋白质组的比较分析研究，发现了两者间不同的蛋白表达群；自行建立了肝癌高/低转移细胞系，进行了原位食管癌/转移食管癌间的比较蛋白质组研究，初步发现了一批与肿瘤转移相关的蛋白质群。通过蛋白质芯片技术对肺癌病人和正常人血清中的蛋白质谱的对比分析，找到了15个差异蛋白并利用Biomarker Pattern 分析软件建立了肺癌诊断分类树模型。初步盲筛结果表明，这15个分子标志可能成为临床诊断肺癌的新指标，有重要应用价值。在大规模人胎肝蛋白表达谱方面初步鉴定出500个高丰度蛋白，150个磷酸化相关蛋白等等。这些研究证明了我国的蛋白质组学技术平台已能支撑一定规模的研究，为我国在该研究领域争得了一席之地，也为未来的发展奠定了良好的基础。

目前，由军事医学科学院牵头的 973计划项目和由上海生命科学院牵头的863计划项目集中了国内十余家优势单位，针对严重影响我国人民健康的重大疾病和重要生命科学问题开展“重大疾病的比较蛋白质组研究”和“重要生理、病理体系的功能蛋白质组研究”。力争在3~5年内建立国际领先水平的蛋白质组学研究通用技术平台，发现一批有重要生命科学价值或与重大疾病相关的蛋白质，为探索基因转录, 翻译调控的规律、获得重大疾病预警、诊断标志物和新药研究的靶标作出贡献。

目前，国内已有若干蛋白质组学研究中心或重点实验室相继成立，如复旦大学蛋白质研究中心，军事医学科学院蛋白质组中心，高等院校蛋白质组学研究院，中国科学院蛋白质组学重点实验室和中国医学科学院蛋白质组学研究中心等。其中高校蛋白质组研究院是由国内多所高校、临床单位和国内外有关公司联合建立的研究机构，是我国高校大规模打破学校界限，与国内外多方面力量联手，进军蛋白组组学研究领域所采取的新举措。统一协调有关国内研究的中国人类蛋白质组组织（Chinese HUPO）和蛋白质组专业委员会等也在筹备中。