发展生命科学新质生产力引领蛋白质科学创新前沿

提到生命科学，大多数人会想到“基因”。然而，随着基因组学的飞速进展，生命科学研究领域逐渐发现了决定基因在细胞内功能的必要性。在“中国药谷”的上海张江科学城，中国科学院上海高等研究院国家蛋白质科学研究（上海）设施（以下简称“蛋白质设施”）作为全球生命科学领域首个综合性的大科学装置，不仅是我国蛋白质科学研究基础设施的重要“落子”，而且作为国际一流的蛋白质科学研究基地，已成为我国生物医药创新升级的重要引擎。

2024年1月，国际学术期刊Nature Communications（《自然》旗下期刊《自然—通讯》）在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的一项最新研究成果。该研究通过使用冷冻电镜及相关技术，在了解细胞如何作用和应答疾病或基因变异的领域实现了新突破。蛋白质设施主任吴家睿表示，作为国家战略科技力量的代表，“蛋白质设施”已成为大型医药企业和研发型生物技术公司的关键支撑，在蛋白质科学的研究领域每年都会有十余篇用户论文在Nature等顶尖科技期刊上发表。

生命科学和生物技术基础研究是医药创新的源动力，基础研究成果孕育着新药发现的突破口。吴家睿做了一个生动的比喻，“我们可以把‘蛋白质设施’比作一个设备完善的综合性三甲医院——患者的诊断需要CT、核磁辅助找寻病灶。而‘蛋白质设施’建设的最终目标，就是要着眼未来、面向全球，加强基础研究、提升原始创新能力，有效破解我国在生物医药创新升级上的‘病灶’。”

“蛋白质设施”——全球首个生命科学大科学装置

据中国科学院文献情报中心资料显示，早在2001年国际人类蛋白质研究组织（HUPO）成立并提出国际人类蛋白质组计划（HPP），此后，欧洲、亚太地区逐步成立人类蛋白质研究组织。2008年，我国正式启动蛋白质设施建设。同年11月，“蛋白质科学研究设施国家重大科技基础设施项目”正式列入国家计划。位于上海市张江科学城的蛋白质设施，作为我国“十一五”规划建设的国家重大科技基础设施项目，2015年7月完成验收正式开放运行，是全球生命科学领域首个综合性的大科学装置。

作为国际一流的蛋白质科学研究体系和我国蛋白质科学及技术的重要创新基地，“蛋白质设施”始终聚焦世界科技前沿领域，无论是在发现并阐明埃博拉病毒入侵人体的一种新机制，还是在破解结核病致病菌奥秘上，蛋白质设施始终围绕细胞与蛋白质结构功能解析、新技术新方法研究以及蛋白质设计与应用等方向开展深入的研究，为科学家们带来更多实用好用的技术的基础上，也为“面向人民生命健康的生物医药”研发奠定了重要基础。

（图为国家蛋白质科学研究（上海）设施外观）

高精尖仪器设备是保持技术领先的“利器”

工欲善其事，必先利其器。既然被称为蛋白质“设施”，保证设备的先进程度和良好运行至关重要。吴家睿认为，在蛋白质科学研究领域，有多好的仪器就能看多“远”。以作为九大技术系统之一的电镜分析系统为例，蛋白质设施部署了包含Titan Krios和Titan Krios G3i的300kV高端冷冻透射电子显微镜和Aquilos Cryo-FIB冷冻双束电镜等先进设备，形成完整的冷冻电镜技术体系，可以满足多种科研实验需求。

中国科学院分子细胞科学卓越创新中心研究员丛尧表示：“我们实验室是国内比较早从事冷冻电镜结构研究的实验室，一直非常关注并致力于冷冻电镜计算方法及制样方法的发展。冷冻电镜在结构生物学及细胞结构生物学研究领域已经成为不可或缺的强有力工具。研究人员现在可以先应用赛默飞世尔科技（以下简称“赛默飞”）研发的100 kV 加速电压的Tundra冷冻电镜筛选冷冻样品，好的样品甚至可以达到近原子分辨率水平。如果有收集更高分辨率数据的需求，全国各地用户还可以申请使用蛋白质设施的200 kV或300 kV冷冻电镜，这样的设备支撑对于我国蛋白质科学发展和课题研究都会有极大的支撑和促进作用。”

（图为国家蛋白质科学研究（上海）设施主任吴家睿）

（图为丛尧与团队成员）

人才是供应国家科技创新力的“源头活水”

加强基础研究，高水平人才是关键，也是实现高水平自立自强的坚实基础。据吴家睿介绍，蛋白质设施与赛默飞近日成立了蛋白质动态分析联合实验室，双方除进行技术方面的合作外，同时还将重点放在了人才培养上。吴家睿认为：“蛋白质设施具有很多重量级仪器设备，一定不能缺少一支过硬的技术队伍，蛋白质设施和赛默飞这样科技前沿的公司合作能够让我们人才跟随在最前沿的科技进步中。”

中国科学院系统生物学重点实验室副主任曾嵘主要的研究方向是蛋白质组学和蛋白质动态行为的研究，她带领的团队在科研过程中已使用赛默飞的质谱仪超过20年，“我们实验室主要用质谱进行蛋白质动态变化的监测，赛默飞各个阶段的新仪器我们都是最早使用者之一，高端仪器的使用尤其会对年轻学生有极大帮助，相关课题研究加上较为完整的培训方式，会引领他们发现新方法从而转化成新的技术源泉，对健康和生命科学的研究助力。”

（图为赛默飞质谱仪 Orbitrap Eclipse）

赛默飞分析仪器事业部中国区商务副总裁周晓斌表示，“赛默飞进入中国超过40年，持续推动中国科技进步和人才培养。在未来，我们也会继续将推动蛋白质科学发展的全球领先技术和产品引进国内，增加国际人才技术交流，这也是我们设立联合实验室的初衷之一，相信这种双向交流可以进一步推动蛋白质科学研究，为生命科学的进步作出更大的贡献。”

蛋白质设施建成于我国蛋白质科学研究高速发展的阶段，经过10年的发展，已为我国蛋白质科学研究、生命科学研究提供了多样支持。面向新时代、新征程，把硬件设备作为科研的“保障器”、人才培养作为创新的“推动器”，是蛋白质设施为发展新质生产力、培育新动能的切实举措。

蛋白质设施副主任秦文明认为，未来蛋白质设施一定可以紧跟蛋白质科学领域的高速发展态势，在蛋白质结构与功能结构、蛋白质组学研究和合成生物学等多个领域继续为我国蛋白质科学和生命科学发展助力，实现更多突破。

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