如果把人体比作一座城市，基因组如同施工图纸，而真正让这座城市运转起来的，是蛋白质组。心脏的收缩跳动、肝脏的代谢解毒、大脑的记忆思考……人体的各项生理活动，都由不同的蛋白质分工协作完成，共同支撑着人体这座生命之城。
当下，全球人口老龄化持续加剧，慢性病高发已成为公共健康的核心挑战。医学正从传统的“治已病”向前置化、主动化的“治未病”转型。如何在症状出现前数年捕捉疾病信号?如何为不同患者量身定制最优方案?如何加速新药研发?这些命题，正因蛋白质组学迎来全新解答。
中新健康邀请西湖大学郭天南教授与赛默飞精准医学高级经理轩玥博士，围绕蛋白质组学的技术突破、临床应用前景及中国路径的全球意义展开对话。
从“生命蓝图”到“健康实时镜”
提起蛋白质，大家并不陌生。不过，“蛋白质组”(proteomics)一词，了解的人并不多。
轩玥在接受中新健康采访时解释说，基因反映的是遗传学，它告诉我们生命的“可能性”是什么;而蛋白质组学研究的，是人体内时刻活动的蛋白质网络，能够实时反映身体此刻的正常或异常状况。很多疾病不是突然发生的，而是长期积累的结果。基因层面的变化相对缓慢，很难在早期被察觉;但蛋白质的变化往往出现得更早、也更为灵敏。
在生命科学界有一句话，可能很多研究者都听过：“生在基因，命在蛋白。”
郭天南教授对这句话的含义做了进一步阐释：一个人从出生到死亡，基因组基本保持稳定。但人的健康状态时刻处于动态波动，运动作息、饮食用药、身心状态变化等，都会快速改变体内蛋白质表达。
正是这种“实时反映”的能力，让蛋白质组学在疾病早期筛查中展现出独特的临床价值。以阿尔茨海默症等神经退行性疾病为例，轩玥指出，蛋白质标志物在疾病极早期浓度极低，有时仅为百万分之一量级。传统检测手段难以捕捉如此微弱的信号，而蛋白质组学技术凭借极高的灵敏度，在某些疾病研究中让“症状出现前数年发现征兆”成为可能。
在肿瘤诊疗领域，蛋白质组学也在打开全新的可能性。以我们人体的“指挥官”甲状腺为例，同样是甲状腺结节，其良恶性仅凭影像、基因检测难以精准判定，不同患者的基因突变特征可能差异极大，但病变对应的蛋白质变化往往具备明确规律。郭天南说，把基因数据和蛋白质数据结合起来看，就能更早、更准地给出判断，帮医生和患者做出决策。
而即使是同一种癌症，其治疗手段的个体反应和效果也可能天差地别。轩玥解释，其根本原因就在于每个人体内蛋白质组的差异性。正是基于这种差异，通过对大规模患者队列的蛋白质组学分析，可以把患者分成不同亚型，再针对各自的特点选择最合适的药物——“一刀切”变成“量体裁衣”，这是实现精准医疗最核心的追求。同样，在新药研发方面也如此，在搞清楚疾病究竟激活了哪些蛋白质通路后，研究人员就能更有针对性地设计新药去阻断它，从而加快开发进程。
这一切离不开技术支撑。近年来，质谱检测技术的跨越式突破，为蛋白质组学规模化应用筑牢根基。
2023年，赛默飞推出了Orbitrap Astral质谱仪，在很大程度上真正推动了蛋白质组学从技术验证走向规模化应用，为临床研究、药物研发及生物标志物发现等领域带来了新的发展机遇。“新一代质谱设备可以在很短的时间内从血液中检测到成千上万的蛋白质，横跨六个数量级，能够在低浓度标志物中做有效检测，”轩玥说。在今年6月结束的ASMS(美国质谱学会年会)大会上，赛默飞又推出了Thermo Scientific™ Orbitrap™ Tribrid™ Apex和Thermo Scientific™ Orbitrap™ Excedion™质谱系统，致力于帮助科研人员通过结构生物学、代谢组学等研究，更全面地揭示疾病作用机制，并筛选和验证潜在的药物靶点。
技术的进步正大幅提高研究效率。郭天南回忆，二十年前攻读博士期间，“一周不眠不休，只能分析一个蛋白质组。现在一天就能完成一百多个。同时，质谱仪的稳定性也在大幅提升，过去常担心仪器随时会罢工，现在可以连续数月稳定运行而无需频繁维护。”
在他看来，高通量、低成本、高稳定性的质谱平台，为临床试验与药物研发相关数据的采集提供了坚实保障，也对中国乃至全球药物研发的进一步突破起到重要作用。
蛋白质组学正从实验室走向临床
基础科研的终极价值，是落地民生、守护大众健康。当下，中国蛋白质组学研究已告别单一实验室研究阶段，正快速从前沿科研走向临床应用、走向大众健康管理。
今年6月，郭天南团队联合上海交通大学医学院、哈尔滨医科大学等单位在《自然》发表论文，绘制出迄今分辨率最高、覆盖范围最广的人体蛋白质组空间图谱。该研究覆盖58种人体正常组织、251种组织亚型及25类癌症，定量解析超1.3万种蛋白质，系统描绘胎儿发育、健康组织及不同肿瘤中蛋白质表达的动态变化特征。
“蛋白质是绝大多数药物的直接作用靶点，”郭天南指出，“蛋白质靶点分布不明，导致许多抗癌创新药在临床试验中因出现意料之外的副作用而失败。”这张蛋白质“地图”的诞生，或许能为精准医学和药物开发打开新的大门。
相较于癌症精准诊疗的高阶应用，两位专家均认为，慢病早筛、大众健康管理，将是蛋白质组学最快落地的应用场景。
“中国逐步进入老龄化社会，每个人都高度关注自身健康。”郭天南指出，常规体检经常漏掉一些重要的早期信号，而蛋白质组学检测能够比传统血常规、常规体检更早、更灵敏捕捉亚健康、慢病萌芽信号，实现疾病前置预警。
轩玥提出，如果能够对每个人的蛋白质组进行实时追踪，就可以将“有了病才去看”转变为“未病先防、早期控制”。她透露，目前已有技术可以采集指尖血样于纸片上，由患者居家采样后寄回实验室，实现术后治疗效果和用药情况的远程监控。
“人体蛋白质状态实时可变，运动、饮食、作息、用药、情绪，都会直接改变蛋白表达。”轩玥表示，通过阶段性持续蛋白检测、动态数据追踪，可实时掌握身体代谢与健康波动，提前干预潜在健康风险，真正实现主动健康管理。
面向未来，蛋白质组学的想象空间不止于人体健康。
郭天南介绍，团队已开启跨领域前沿探索，推动蛋白质组学与AI、多组学数据深度融合，构建“虚拟细胞”模型。未来新药研发或可依托虚拟细胞完成模拟实验，大幅减少动物试验依赖，极大压缩研发周期、降低研发成本。
回到开头那座“城市”。蛋白质组如同城市的实时监控屏——它能显示此刻哪条路堵了、哪栋楼有隐患、哪个区域需要维护。随着技术成本不断下降、AI深度赋能，这块监控屏正逐步从科学家的实验室，走向更广泛的临床和健康管理场景。(完) | 
公安备案41010702002452号
