人类蛋白质组学计划将从启动阶段进入全面实施阶段
——访中国蛋白质组学专业委员会副主任、复旦大学杨芃原教授
不久前，第六届中国蛋白质组学大会在江苏泰州成功召开，会议盛况空前，可以看出我国的蛋白质组学研究队伍的壮大。会后的间隙，我们有幸采访到了主要参与会议组织的中国蛋白质组学专业委员会副主任、复旦大学杨芃原教授，希望杨教授为大家介绍一下国际和中国蛋白质组学发展的现状和前景。
人类蛋白质组学计划(HPP)的发展
分析测试百科网记者：首先请您谈谈人类蛋白质组学计划的情况。
杨教授：人类蛋白质组学计划(HPP)有几大科学目标：
- 阐明蛋白质组的调控模式并与转录组进行对比;
- 建立蛋白质群/组装体，蛋白质复合物和连锁图;
- 建立人体生理学、病理学的蛋白质组基础。
- 验证人类基因组计划推测的基因，注释基因组;
对应于人类基因组计划(HGP)的几个里程碑：遗传图、物理图、序列图;人类蛋白质组学计划(HPP)也有几个里程碑：表达谱、修饰谱、连锁图和定位图。HPP是21世纪的第一个大科学工程，参与的项目单位有：美国/USA HPPP，中国HLPP，英国/UK HPSI，德国/Germany HBPP，加拿大/Canada MRPP，瑞典/Sweden HAI，日本/Japan HGPI等。目前，HPP还处于系统计划的启动阶段(Pilot Phase)，最早启动的就是美国的人类血浆蛋白质组学计划和中国的人类肝脏蛋白质组学计划，都产生了很多重要的数据(见图一)。中国从2002年开始启动人类肝脏蛋白质组学计划，到2005年在完成表达谱的任务方面已经鉴定出高可信度的6788个非冗余蛋白。另外，HPP 于2004年启动HGPI计划，即在疾病糖组/蛋白质组方面建立技术标准，并已经在最近进入发现生物标志物阶段;2006年启动CVI计划，即心血管蛋白质GO注释研究计划(Cardiovascular GO Annotation Initiative);2007年启动干细胞引物的蛋白质组生物学(Proteome Biology of Stem Cells Initiative)计划，组织了团队，并确定了研究方向及策略。
从2008年开始，几篇重要的文章( “Biologists initiate plan to map human proteome”，Nature，Vol 452 24 April, 2008;“Proteomics Ponders Prime Time”，Science Vol 321, 26 September 2008)都指出，人类蛋白质组学计划将进入全面实施阶段(Action Phase)。主要代表是：标准操作流程SOP;高质量数据;强有力和可靠的生物信息学;和在项目间的关联。该阶段的主要目标是：1、从蛋白质组注释基因组;2、在蛋白质功能研究和在人类疾病研究中的应用。
分析测试百科网记者：我们国家的CNHUPO的主要方向是什么呢?
杨教授：CNHUPO的基本策略是：
- 紧跟国际前沿，选择生命科学中的重要科学问题，以问题带动方法的创新，建立具有自主知识产权的新技术新方法、。
- 通过国家蛋白质组大项目的实施，带动并发挥不同学科优势，在解决复杂生物学问题的过程中提高创新能力
- 组建蛋白质组研究的国家团队，培养创新型人才，创建具有国际影响力的特色科研团队，确保在世界生命科学研究领域占有一席之地。
现状：应用发展超过对基因组注释的发展 仪器技术和生物信息学亟需发展
分析测试百科网记者：从整个国际层面来看，请您介绍一下蛋白质组学研究发展到一个什么水平?目前已经取得了什么成就?
杨教授：国际蛋白质组学的研究目前在生物学和临床研究方面，已经获得了很多应用成果，发现了很多重要的生物标志物(Biomarker)和疾病治疗的靶标。但在对基因组的注释方面，还有很长的路要走。我们知道，人类已经完成了基因组测序的工作，从原理上，蛋白组学应看到基因组在不同时空表达的所有蛋白，即找到基因在各个时期、各个组织器官表达的蛋白，并把它们对应起来。但这是很难达到的，目前的技术水平还需要有较大的突破，在做到这点之前对于基因组的注释可能是不完全的。
分析测试百科网记者：是否已经发现了很多生物标志物(biomarker)?
杨教授：对，已经发现了很多biomarker，比如心血管疾病、癌症肿瘤、肺癌等的biomarker。蛋白组学对生物学家和临床学家是非常有用的工具。正像我刚才讲过的，Bioscience和Medical Science这两个领域的发展要远远超过对基因组注释的发展;同时，蛋白质组学技术的发展比想象中的要慢，原因是仍存在很多瓶颈尚未解决，一方面是蛋白质组学的技术性问题，另一方面是生物信息学方法学的缺乏。
分析测试百科网记者：我们国家的蛋白质组学研究在国际上处于什么地位?
杨教授：我国人类蛋白质组学的研究处于国际领先的水平，拥有大量的数据信息，尤其是在肝脏蛋白质组学方面，是独一无二的研究。我国也已形成了几位院士参与的协作研究，在各学科的协作方面，是国际上做得比较好的。整体水平客观地来说美国和欧盟的一些国家在国际上排在最前面。
分析测试百科网记者：我们国家的蛋白质组学的特点是什么?
杨教授：我国发现了很多人类肝脏内原先没有被发现的蛋白，其中三分之二的蛋白都属于从未发现过的新蛋白。
分析测试百科网记者：现在蛋白质组学发展的难点是什么?
杨教授：蛋白质组学面临很大的挑战，首先就是因为要鉴定的蛋白质的数量是超乎想像的大(见表1)
2005年，MCP上发表的数字：人类蛋白质组究竟有多大?
| 22,118 | 非冗余蛋白 | 由每个基因位点得到的代表性蛋白 |
| > 75,000 | 等位蛋白 | 由遗传过程中的变异而产生的不同蛋白质（每个基因中包括4个SNP位点） |
| > 100,000 | 蛋白种类 | 依据化学成分不同而产生不同的蛋白质（翻译后修饰） |
| > 200,000 | 蛋白变异体 | 不同的蛋白质片段（不同剪接体或蛋白裂解片段） |
| > 10,000,000 | 变异体组合形式 | 由DNA重排而产生的不同蛋白质 |
对正在开展的蛋白质组学研究来说，目前有两个具体的难题：一方面是仪器水平，再一方面就是生物信息学的缺乏。因为生命科学和医学等应用领域都急于获取数据，所以使其仪器应用的发展比技术本身的发展还要快，这就是为什么技术虽然没有发展到最好，但是仪器已经卖空了。
分析测试百科网记者：今后蛋白质组学的发展趋势怎样?
杨教授：共有三个方面：生命科学、医学及对基因的注释，蛋白质组学本质之一就是解释基因的，当然还需依赖技术和生物信息学的发展。
分析测试百科网记者：您是否能预测一下最近的突破点有可能是在那个地方?
杨教授：最近的突破点应该是在医学和生物学的应用上面，仪器技术方面的大突破目前还看不到，但是生物信息学有可能，因为大部分生物信息学家目前还在重点研究基因组，还不太关注蛋白质组的问题，只有很少的有一部分生物信息学家关注到了蛋白质组。
分析测试百科网记者：现在又兴起了很多组学研究，其它一些组学和蛋白质组学之间的关系是什么?
杨教授：所有组学的核心都是基因组学和蛋白质组学，这是由中心法则决定的，中心法则指出基因是携带遗传信息的，蛋白质是执行携带信息的执行体，这两个是最关键的，其它组学如代谢组、转录组、表观遗传组等都是和它们相关的。
一种新的蛋白质组学研究思路：发现unique peptide
分析测试百科网记者：您在此次蛋白质组学大会报告中提出的unique peptide，这个概念是怎么提出的?
杨教授：举个例子如区分甲、乙两个人，从两个人的皮肤或脚是无法分辨出来的，但是通过脸就可以辨别出来，因为脸是这个人的特征属性。所以说在蛋白质组学中，unique peptide的意思就是找到代表这个蛋白的特异性的肽段，即一个蛋白对应于一(或几)个特异性肽段，找到了这一(或几)个特异性蛋白，也就可以确信地说找到了这个蛋白。
现有的技术测到的肽段，无法识别其特异性，只能列出是某种蛋白的可能性的概率，比如最大的可能是甲、其次是乙、再其次是丙。但真实的情况可能是乙，但它排序并不在第一位。
分析测试百科网记者：今后研究unique peptide打算从哪方面入手分析呢?
杨教授：还拿人来举例，我们首先要找到人脸上所有的信息，如眉毛、眼睛、鼻子、嘴巴、耳朵;然后找到特异性的那个特征，比如要区分东方人和西方人看鼻子就可以了，区别中国人里是南方人还是北方人就要看脸盘大小等。而目前的技术水平只能确定发现了某个家族，但无法确认是其本人还是其兄弟姐妹。研究unique peptide的目标就好比找到这个人的最大特征，一旦发现这个特征，就可以确信地说找到了这个人，而不只是说找到了他的家族。
分析测试百科网记者：研究Unique peptide的意义是什么呢?
杨教授：Unique-peptidome有可能是我们中国蛋白质组组织(CNHUPO)的下一阶段的一个课题。如果鉴定出这个unique peptide(s)，我们就可以用一个抗体，一个重同位素标记的肽，然后用质谱鉴定和定量，最后达到目标物的筛选。也就是说，可以使蛋白质组学的研究更加具有高选择性和特征性，从而达到定量的实用阶段。也可以制成一个相应的抗体芯片， 用于精确的定性和定量。
寄语蛋白质组学研究中的青年学者
分析测试百科网记者：看到这次大会上，有很多年轻的、加入蛋白质组学研究的研究者，请您对他们说几句话。
杨教授：人类生存的基本法则是不会变的，从基因流向蛋白，反过来再调控基因，核心内容就是基因和蛋白。过去是一个基因一个基因，一个蛋白一个蛋白的研究，现在有了基因组以后，相对应的就会出现全部基因在不同时空表达的全部蛋白信息。因此就有了基因组→转录组→蛋白质组→代谢组→表观遗传组→基因组的物质流，若不去研究蛋白质组学的话，那么整个中心法则的组学研究和系统生物学研究就会不完整，就无法看到整个生命的整体。每一个组学都是很重要的，但是蛋白质组学是核心内容。虽然蛋白质组学研究面临很大挑战，但将来在蛋白质组学研究方面，一定会有很多重大的突破。
最后，杨教授还谈到了一点，我们国家要想把生物科学和蛋白质科学搞上去，就要注重自己在生化领域仪器的首创性，要拥有自己知识产权技术的分析仪器。在从科学→技术→样机→产业化样机→产业化→产品形成的产品研发链条里，其中的每一部分国家都应该加大投入力度。
本网工作人员与杨芃原教授(右)合影
人物简介：
杨芃原，复旦大学特聘教授， 生物医学研究院常务副院长，中国蛋白质组学专业委员会副主任。87年美国麻州州立大学获博士学位;主要研究方向为蛋白质生物质谱仪器技术和分析技术以及蛋白质组学。 10.5国家973项目“人类重大疾病蛋白质组学“首席科学家，11.5国家973项目“微流控学及其在化学和生物医学中的应用研究“首席科学家。担任Proteomics，Spectrochim Acta Electronica，“分析化学”等学术刊物编委。曾获1997年中国化学会梁树权分析化学奖，1998年国家教育部科技进步二等奖，2000年和2001年福建省科技进步一等奖， 2005年教育部自然科学奖一等奖。已经发表SCI论文100余篇， 包括Proteomics, Anal Chem, J Proteome Res, Angew Chim Int Ed, Adv Mater, 等学术刊物。
