专访柴之芳、张新荣：金属组学将使原子光谱迎来第二春
分析测试作为新兴学科，即使对于很多原子光谱领域的科研工作者来说，“金属组学”都是一个新名词。金属组学是一门旨在研究生物体系内金属元素的分布、化学种态、含量、结构特征、功能及其应用的新兴学科，与基因组学和蛋白质组学紧密相关。开展金属组学研究可以深入认识金属的生物效应及作用机理，进一步探究与金属相关疾病的发生机制，也可以为金属药物的设计提供依据。2002 年Haraguchi等人提出了“金属组学(metallomics)”这一术语，认为“金属组学是继基因组学、蛋白质组学和代谢物组学之后的一种新的组学”，目前金属组学研究已经得到长足发展并有了相关的刊物。
2015年第十二届中国分析化学年会上，分析测试百科网采访了中国科学院高能物理研究所柴之芳院士和清华大学理学院化学系张新荣教授，两位专家就金属组学的现状和发展发表了自己的看法。
中国科学院高能物理研究所柴之芳院士
清华大学理学院化学系张新荣教授
金属组学亟待发展
“没有金属就没有生命，因为我们的生命体中除了C、H、O等元素外，金属元素是必须的部分。”柴之芳说，“虽然在生命体中，金属的总量占得很少，但它在很多时候起到关键作用。比如酶，没有金属元素，酶就会失去功能。”柴之芳说，“2007年，在日本召开了第一届金属组学国际研讨会，随后，金属组学得到飞速发展。2009年，金属组学国际刊物也相应问世。”
虽然金属组学受到越来越多的重视，但作为一门年轻的交叉学科，金属组学还有很多未知的问题需要探究。
“以前，生命科学领域对轻元素（C、H、O、N、S等）的关注比较多，在金属方面，因为分析方法的限制，大家对这方面的认识还不够，所以相对来说滞后一些。”柴之芳说。
张新荣也表达了同样的观点，“在生物体内还有很多金属蛋白，人类还没有充分的认识，相关研究还比较少。”
“当前蛋白组学研究已经取得了巨大的成绩，但是还有一些低丰度的蛋白质，尚未被充分研究，金属组学所研究的金属蛋白，大部分都属于低丰度的。虽然它的丰度低，但并不意味着它的功能就差，低丰度蛋白质的功能往往非常重要，只是我们对这些功能还没有认识。”柴之芳说。
正因为有太多未知的科学内容，金属组学日益显现出其重要性，柴之芳院士和张新荣教授都认为，金属组学亟待发展。
金属组学研究的热点领域
作为新兴学科，金属组学都面临着哪些研究突破和热点领域？对此，柴之芳认为，第一是对有重要生物功能的金属蛋白的发现、结构分析、鉴别以及功效的研究。“比如锌酶，以前认为有100多种，现在已发现至少有700～800种，甚至更多。这么多种锌酶里面有哪些具有很重要的生物功能，并与疾病有关？”
第二个方向，两位专家认为，测定含量很低的金属蛋白并表征其复杂的化学行为，必需建立可靠的分析方法，这项任务十分艰巨。
另外，柴之芳认为，在金属药物的发展方面，金属组学也有机会获得重要突破。“金属药物的研究已经有了很多进展，比如抗癌药物的研究。随着我们对金属组学的了解加深，有可能开发出新的药物，造福人类。”
张新荣对此非常认同，他补充道：“从生物学角度，会发现更多的金属蛋白及新的生物功能，这对于人类认识生命很重要。另一方面，金属组学的分析方法还不够完善，所以发展新的灵敏而可靠的金属组学分析方法对生命科学的发展会有很大促进作用。”
中国金属组学研究的现状
作为金属组学研究领域最重要的国际会议，今年9月，第五届金属组学国际研讨会将在北京举办，这从一个侧面说明了中国金属组学研究在世界上已经占据了相当重要的地位。
“金属组学国际研讨会每两年办一次，今年轮到中国主办，这会进一步推动中国金属组学的发展。”柴之芳说。中国学者建立了系统的金属组学分析方法，并将金属组学的研究思路和方法应用于纳米科学、环境科学、药学、生物医学等研究领域，取得了很多重要的研究成果。
“我统计了近几年中国人发表在《金属组学》杂志上的文章。2011~2015年期间，美国学者发表的文章最多，有173篇，中国学者第二，有82篇，德国学者第三，80篇，其后还有英国（60篇）、日本（56篇）、法国（53篇）、西班牙（45篇）……中国学者的文章在总数上排第二位。”张新荣说，“《金属组学》杂志2009年创刊，一直到2011年，中国学者发表的文章都不算很多，但到了2013年，中国学者发表了30多篇文章。所以说，最近几年中国学者在金属组学领域的研究进展比较大。”
金属组学是原子光谱研究的新机遇
作为分析仪器领域的经典，原子光谱的分析方法相对已经比较成熟，因此，活跃度也在下降，金属组学能否给从事原子光谱的研究者带来新的发展机遇？
“中国在原子光谱分析方面有非常强的队伍，有很好的国际地位。但是，近年来传统的原子光谱分析方法相对成熟了，从科研角度看似乎具有原创性的研究成果少了，高影响因子的论文也发表的少了。金属组学研究的兴起给从事原子光谱研究的学者带来了新机遇。如果我们做原子光谱的同行中有一部分能转到金属组学研究，用原子光谱解决生命科学中的相关科学问题，这很可能会是原子光谱的第二个春天。”张新荣说。
原子光谱领域的研究者要进入金属组学研究，需要克服哪些障碍？“对于金属组学的研究，很重要的一个方面是多学科的交叉，要求从事金属组学的科研工作者具有更加宽广的知识面，这和之前大家只是单纯地分析、测试有一定的区别。”柴之芳说。
对于九月将在北京召开的第五届金属组学国际研讨会，两位专家表示，“这次会议可以促进国内外学者交流，特别对国内年轻学者是一个很好的交流机会，希望通过这次会议，让国内外学者对金属组学的发展有更多的研讨和交流，也能进一步促进我国金属组学研究的快速发展。”
参考资料：
江 桂 斌 等：金 属 组 学 及 其 研 究 方 法 与 前 景
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