“盲人摸象”和“地球衛(wèi)星”，中科院生化與細胞所研究員李勁松5月23日在上海舉行的香山科學(xué)會議第S47次學(xué)術(shù)討論會上，展示了這兩張原本毫不相關(guān)的照片。
在與會專家愉快的笑聲中，李勁松解釋，自2003年人類基因組計劃（HGP）完成后，超過2.2萬個編碼蛋白質(zhì)基因被揭示。但是，進入后基因組時代，蛋白質(zhì)組功能研究的進展并不盡如人意。他直言，簡單高效研究系統(tǒng)的缺乏，制約了蛋白質(zhì)功能研究。
“好像盲人摸象，可能把局部的情況摸得很清楚，就希望拼湊出一幅全景。”而基因組標簽的方式則有希望如同用衛(wèi)星觀測地球一樣掌握全局的情況。
與會專家提議，應(yīng)啟動“基因組標簽計劃（GTP）”，并由我國科學(xué)家全權(quán)主導(dǎo)完成。
實時追蹤蛋白質(zhì)分幾步？
李勁松向《中國科學(xué)報》介紹，該計劃將在具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“人造精子細胞”上進行單一蛋白質(zhì)原位標簽打靶，獲得全基因組蛋白質(zhì)的標簽“人造精子細胞”庫，進而通過卵子注射獲得全基因組超過2萬個蛋白的標簽小鼠庫，完成超過2萬個標簽蛋白質(zhì)的生理組織表達譜分析，打造國際模式生物中心。
用通俗的話來說，科學(xué)家打算這么做：第一步，用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在一種被稱為“人造精子細胞”的孤雄單倍體胚胎干細胞特定的基因序列上插入特定的“標簽”序列，以獲得帶有基因標簽的“人造精子細胞”。第二步，把這個細胞注入卵子，對小鼠進行“人工授精”，獲得攜帶標簽蛋白質(zhì)的小鼠。第三步，打上“標簽”的基因便可以在小鼠生長發(fā)育過程轉(zhuǎn)錄和翻譯成為帶有特定標簽的蛋白質(zhì)。
這樣操作后，如同給蛋白質(zhì)戴上了一頂帽子，科學(xué)家就能用技術(shù)手段在體、實時、動態(tài)地研究它們了。
據(jù)稱，GTP已先期獲得中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)B和上海市科委項目的支持，目前已經(jīng)成立了中科院生化與細胞所GTP研發(fā)中心。科學(xué)家已經(jīng)按照上述步驟獲得了500多個標簽的“人造精子細胞”和140多個標簽小鼠品系。
“這為進一步大規(guī)模實施奠定了堅實基礎(chǔ)。”李勁松表示。
中科院上海營養(yǎng)與健康研究所研究員韓敬東已經(jīng)“近水樓臺”地利用GTP開展了對一種包含溴結(jié)構(gòu)（BrD）蛋白的研究。“我們第一次系統(tǒng)性地描繪了BrD蛋白家族維持干細胞的干性與自我更新的作用。”她在會議上告訴《中國科學(xué)報》。
助力精準醫(yī)學(xué)
據(jù)了解，該計劃將在5至10年內(nèi)完成基因組范圍超過2萬株的“人造精子細胞”庫，并獲得5000余個重要蛋白質(zhì)標簽小鼠，形成有國際影響力的實驗動物研發(fā)平臺。
與會科學(xué)家對GTP在精準醫(yī)學(xué)的未來用途也充滿興趣。
例如，在神經(jīng)科學(xué)上，通過標簽對大腦、小腦、腦干和脊髓等不同神經(jīng)組織中特定蛋白質(zhì)進行定量分析，能夠幫助科學(xué)家了解這類分子的組織表達分布。
在癌癥研究上，GTP可以與腫瘤表觀遺傳學(xué)進行結(jié)合，對表觀遺傳調(diào)控相關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子與修飾因子進行基因表達的實時追蹤，了解哪些分子在癌癥發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮了作用，從而為癌癥治療尋找新靶點。
在出生缺陷遺傳機制上，GTP有機會解決在體示蹤單個致病性突變基因表達涉及哪些器官、組織和細胞等重要問題。
會議執(zhí)行主席、中科院院士、中科院上海營養(yǎng)與健康研究所研究員李林指出：“GTP計劃由中國科學(xué)家利用自主研發(fā)技術(shù)主導(dǎo)完成，將開啟蛋白質(zhì)研究的新時代，希望中國生命科學(xué)家能第一時間利用這個平臺開展研究。”
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