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蛋白质组学:前沿和挑战

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发表于 2011-7-31 19:09:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
蛋白质组学:前沿和挑战

---香山科学会议第381次学术讨论会综述

随着蛋白质组学的快速发展及其在多个领域中的广泛应用,其技术瓶颈日益凸显,对蛋白质组学技术的发展提出了更高的要求,其重点发展方向也不同程度的发生转变,由一维/二维模式向多维模式转变,由定性研究向定量研究转变,由静态研究向动态研究转变,由体外研究向体内研究转变,数据产出由数量向质量转变,由简单积累向有效整合转变,同时其它领域的通量化技术也逐步应用到蛋白质组研究中。为探讨蛋白质组学今后的主要发展方向和科学问题,明确需要重点发展的蛋白质组学技术及其策略以及包括国家蛋白质科学设施在内的我国生命科学大设施的战略部署、建设和管理,2010年10月12~13日在北京召开了以“蛋白质组学:前沿和挑战”为主题的第381次学术讨论会。由贺福初研究员,张玉奎研究员和美国贝勒医学院秦钧副教授担任本次会议执行主席,国内外59名专家学者应邀参加了会议。会议邀请了多名海外华人学者与会共同研讨,希望海外团队能发表更多真知灼见,支持和帮助我国蛋白质组学发展。

当前国际蛋白质组学发展日益迅速。在2010年9月召开的第九届国际蛋白质组学大会上,国际人类蛋白质组组织宣布全面启动国际人类蛋白质组计划。我国政府对蛋白质组学也给予了高度关注和大力支持,国家发展和改革委员会批复同意建设国家蛋白质科学基础设施,“十二五”期间的蛋白质组学专项部署正在论证实施。面对国外蛋白质组学的快速发展,中国蛋白质组学如何面对国际发展态势,如何在生命科学及其相关领域发展中发挥更重要作用,如何建设和管理国家蛋白质科学基础设施,都迫切需要进行充分的研讨和论证。因此,全面讨论蛋白质组学的发展方向和重大科学问题、我国蛋白质组学“十二五”的发展重点以及国家蛋白质科学基础设施的建设和管理等议题具有重要意义。。

杨晓明研究员作了题为“蛋白质组学前沿及中国面临的机遇和挑战”的主题评述报告,介绍了近几年国内外蛋白质组学最新进展情况和主要发展趋势,分析了我国目前所面临的机遇和挑战,并就我国今后5~10年蛋白质组学发展提出了建议。他在报告中指出,近几年在蛋白质组学新技术新方法的建立和应用、各类器官/组织/体液/细胞/细胞器的蛋白质组组成分析和表达量变化研究、翻译后修饰研究、规模化相互作用及功能研究、疾病相关生物标志物的筛选验证、数据标准的建立和数据挖掘等方向取得了一系列突破性进展。同时随着蛋白质组学技术的不断突破以及生物体蛋白质组研究的不断深入,蛋白质组学在临床医学中的应用也越来越广泛,已成为几乎所有国际著名医学研究机构的重要支撑平台,国际上先后启动了多种疾病的蛋白质组研究计划。在政府的大力支持下,我国科学家无论是在蛋白质组学技术方法,还是在重要生物学功能和重大疾病相关的蛋白质组研究方面,都取得了一系列令国际学术界瞩目的重要成就。研究对象除人类自身外,还涵盖了生命科学中的动物学、植物学、微生物学等相关领域。根据国际蛋白质组学杂志的统计,无论从投稿数还是稿件质量,中国目前都只是稍弱于美国,暂居第二。我国科学家倡导并领衔的“国际人类肝脏蛋白质组计划”是国际人类蛋白质组计划各分计划中成就最为显著的核心计划之一,率先提出和建立了组织/器官的蛋白质组研究框架、模式和标准,为国际人类蛋白质组计划的全面展开和顺利实施发挥了普遍的示范作用。当前蛋白质组学的发展日新月异,并逐渐渗透到生命科学基础研究及医药卫生领域的各个环节,我们应该抓住蛋白质组学发展的新契机,立足国际发展前沿,加强蛋白质组学新技术新方法的研究;在建设好国家蛋白质科学设施的基础上,充分整合现有蛋白质组研究基础,建立完善国家层面的蛋白质组学协作网络;结合国际人类蛋白质组计划的全面实施,整合国内优势力量,加快启动实施“中国人类蛋白质组计划”;综合我国产出的海量人类蛋白质组数据,建立以中国为主的蛋白质数据库,积极推进蛋白质组数据对人类基因组的注释,并全面揭示生理功能调控规律和病理机制;推进前期基础研究成果的转化,为重大疾病防诊治和创新药物研发提供理论基础、技术支撑以及具有重要应用价值的诊断试剂、药物靶点和新型药物;加强蛋白质组学在农业、工业、环境、资源、能源、林业等领域研发中的广泛应用。


杨芃原教授介绍了目前国际人类蛋白质组计划的三种主要思路,一是以蛋白质为核心,主要是按器官、组织等来分类,二是以疾病为核心,主要围绕疾病来开展研究,第三种思路是以人类染色体上的编码基因为参照,寻找编码基因的代表性蛋白质。针对国内外蛋白质组学发展趋势,杨芃原教授指出,我国蛋白质组研究对世界的贡献和影响还是很大的,如果把握住时机,我们可以争取在国际上处于领先地位;因此我们应该兼顾国际蛋白质组计划实施的潮流,在前期“中国人类肝脏蛋白质组计划”实施的基础上,把中国人类蛋白质组计划做起来。

与会专家就下列中心议题进行了学术交流。

一. 蛋白质组学新技术新方法以及新兴技术在蛋白质组学中的应用

国内外蛋白质组分离鉴定方面的最新技术方法,尤其是从定性分析到定量分析的发展趋势和最新成果,比较了不同定量分析方法的优劣。定量分析技术已经是当务之急,要真正阐述生物学问题,必须提高蛋白质定量分析水平。在蛋白质定量分析中,除了提高生物质谱分析技术外,在样品预处理、色谱分离材料方面,都要注意争取减少蛋白质定量分析过程中蛋白质的损失。因此要大力发展新型分离介质和多维分离技术实现高效分离,发展样品富集方法、光学标记方法以及新型仪器设备,提高检测的灵敏度和定量分析精度。

基于生物质谱仪的蛋白质组学技术能有效发现未知的修饰类型和未知的细胞通路。利用研究蛋白质修饰,尤其是乙酰化,来揭示重要生物学问题和疾病发生发展机制的工作,蛋白质的乙酰化修饰在代谢酶中非常普遍,而且不同组织、不同细胞中的乙酰化修饰不一样,乙酰化及代谢的调控和不同的疾病密切相关。

疾病生物标志物多数是糖蛋白,糖蛋白质组学的研究是目前蛋白质组学研究的一个热点。低丰度蛋白质往往与生物体的功能更加密切,而且低丰度的蛋白质种类远远多于高丰度蛋白质的种类,因此富集技术对于蛋白质组的研究非常重要。

二.蛋白质组学发展趋势及其在生物医学研究中的应用

肿瘤和代谢之间的关系,提出代谢不仅和糖尿病等密切联系,而且和肿瘤关系也很密切,因此蛋白质组学除了要与功能和疾病相联系,也要向代谢组学延伸。

“中国人类疾病相关蛋白抗体资源库计划”的报告,介绍了国际抗体库建设的情况以及通量化抗体制备和生产技术,提出“十二五”期间要重点选择针对危害中国人民健康、临床急需的常见、重大疾病和新发高发传染病,建立具有一定规模、国际化、质量规范、高度共享的全国战略性抗体资源库。早产儿晚期败血症和坏死性肠炎的诊断标志物的筛选工作,尤其是小儿蛋白质组研究还具有重要的生物医学价值,如理解器官形成及发育的分子机制,为组织工程和再生医学提供理论基础。

通过蛋白质组学方法高通量地检测血液中与肿瘤发生发展密切相关的蛋白质来提高肿瘤的早期诊断水平。

三.蛋白质组数据挖掘及系统生物学

“蛋白质组数据的计算系统生物学研究”的报告,介绍了目前国内外蛋白质组学数据相关的计算系统生物学研究情况,并提出未来几年要在蛋白质组数据管理、质控与共享关键技术、数据分析新算法和软件系统等方面进行重点突破。特别是基于蛋白质组学数据的复杂疾病的网络标记物探测、可用于疾病分子分型、检测、诊断和早期预测的生物标志物的发现和功能研究的动力学模型和算法,蛋白质组与其它组学数据的整合分析以及综合性生物网络构建与动力学性质模拟研究发展新的模型和算法等,建立可为蛋白质组学研究提供全方位技术支撑、开展转化型研究的基地与平台。

蛋白质组学数据比基因组数据复杂得多,数据处理过程更加复杂,而且缺乏被广泛接受的数据标准,因此目前在蛋白质组数据库的建设和管理方面存在许多问题和困难。中国应该充分利用国家蛋白质科学设施建设的机会,构建一个在某个方面具有世界水平的数据库,发起或积极参与国际数据交换联盟。

四.生命科学大设施战略部署、建设与管理

杨晓明研究员作了题为“国家蛋白质科学基础设施北京基地(凤凰工程)”的报告,吴家睿研究员作了题为“国家蛋白质科学基础设施上海基地”的报告。他们分别介绍了国家蛋白质科学基础设施北京和上海两个基地蛋白质组学平台的建设目标和建设方案,并就两个基地将来的运行管理机制进行了探讨。

大家都强调要重视设施建成后运行经费的筹集、人员招聘和管理、技术和设备更新、数据库建设和共享、运行评估以及两个基地的协调管理等问题。

五.小结与建议

会议执行主席贺福初研究员指出,蛋白质组学不仅自身发展迅速,作为生命科学与生物高技术的新一代引擎,还带动了大量相关学科领域的快速发展,为生命科学的研究、生物技术的应用和人类疾病的防诊治带来新的革命。同时蛋白质组学是一门交叉学科,通过其强大的需求牵引和突出的集成融合,蛋白质组学的发展将推动分析科学与技术、信息科学与技术、材料科学与技术等学科在生命科学与生物高技术中的深层次应用和各自的快速发展,为我国经济社会的全面、协调、可持续发展提供强大的科技原动力和战略性基础性支撑。

与会专家认为:

1、蛋白质组学是一个发展中的学科,目前是学术需求牵引,技术推动。面对生命科学大量的学术需求,蛋白质组学从技术层面还有很大的发展空间,因此,中国蛋白质组学要想得到更大的发展,要在新技术、新材料、新策略等方面下大力气。一方面推动自己的发展,另一方面,在未来国际蛋白质组学的发展大潮中,能够拥有一批具有自主知识产权的核心技术和独到的先机。另外信息学的发展对蛋白质组学的发展也非常重要,将形成对蛋白质组学的核心支撑和保障。

2、蛋白质组学除了自身发展外,在生命科学领域有着广泛的需求。蛋白质组学虽然还在成长,而已经发挥了重要作用而且还将发挥更大的作用,有些甚至是独到的作用。蛋白质组学一定要走向更广阔的空间,首先是发挥生力军的作用,然后力争成为主力军。如果蛋白质组研究渗透到其它多个领域,甚至无处不在时,蛋白质组学的作用就发挥得更好,因此需要海内外蛋白质组学家共同努力,向更多的领域推广和普及。

3、国际人类蛋白质组组织在总结前几年国际人类蛋白质组计划各先期计划经验的同时,宣布全面启动实施国际人类蛋白质组计划,该计划的全面实施势必全面带动科学技术及生物产业的发展。鉴于我国在蛋白质组研究方面的已有基础和领衔国际人类肝脏蛋白质组计划的成功经验和国际影响,中国有必要也有能力在国际人类蛋白质组计划中发挥主流作用。

4、国家蛋白质科学基础设施的建设不是仪器设备的简单叠加,而是通过集成、整合和研制,甚至参与到前沿的关键技术和关键设备的研发过程,形成代表国家蛋白质科学最高技术水平的高精尖的支撑平台。同时要建立有效的运行管理机制,为国内外广大用户服务,在我国科技经济社会发展中发挥重要作用。
发表于 2011-8-4 22:18:47 | 显示全部楼层
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发表于 2011-8-20 22:01:55 | 显示全部楼层
admin版主辛苦啦!
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