為與人體生命活動(dòng)息息相關(guān)的2.2萬種蛋白質(zhì)貼上“二維碼”標(biāo)簽，像跟蹤快遞包裹一樣觀察它們?cè)隗w內(nèi)的活動(dòng)，這將改變?nèi)祟愓J(rèn)識(shí)生命的方式。
這就是已在上海醞釀了兩年之久的“基因組標(biāo)簽計(jì)劃”（GTP計(jì)劃）——它由中國(guó)科學(xué)家利用自主研發(fā)技術(shù)主導(dǎo)完成，將開啟全球蛋白質(zhì)研究的新時(shí)代。在日前舉行的香山科學(xué)會(huì)議第S47次會(huì)議上，與會(huì)專家建議以GTP計(jì)劃為基礎(chǔ)，啟動(dòng)一項(xiàng)國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃。這將為上海邁向具有全球影響力的科創(chuàng)中心，再添濃墨重彩的一筆。
從“盲人摸象”到“精確跟蹤”
給蛋白質(zhì)打上容易識(shí)別的標(biāo)簽，在生物體內(nèi)跟蹤它們活動(dòng)的蹤跡，是全球生命科學(xué)家的夢(mèng)想。直到最近，上?？茖W(xué)家開始將這個(gè)夢(mèng)想變成現(xiàn)實(shí)。
本世紀(jì)初，人類基因組計(jì)劃揭示出了2.2萬個(gè)編碼蛋白質(zhì)的基因。然而，由于現(xiàn)在用于蛋白質(zhì)功能研究的抗體，制備起來昂貴而繁瑣，還有約一半蛋白質(zhì)無抗體可用。而且，由于抗體質(zhì)量不穩(wěn)定，使實(shí)驗(yàn)效果波動(dòng)巨大——這造成了科研時(shí)間和經(jīng)費(fèi)的大量浪費(fèi)。
能否用一種抗體識(shí)別出所有蛋白質(zhì)？2012年，中國(guó)科學(xué)院生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所研究員李勁松研究組發(fā)展起了“人造精子細(xì)胞”技術(shù)，可以低成本、高效率、大規(guī)模地實(shí)現(xiàn)這個(gè)夢(mèng)想。
利用這種技術(shù)，可以用一個(gè)精子細(xì)胞繁殖出成百上千只遺傳背景一模一樣的實(shí)驗(yàn)小鼠——科研人員只要用基因編輯技術(shù)，做出一個(gè)帶上準(zhǔn)確蛋白質(zhì)標(biāo)簽的精子細(xì)胞，并將它保存好，就能在需要時(shí)，繁殖出帶有特定蛋白質(zhì)標(biāo)簽的小鼠。
李勁松說，科學(xué)家可以直接跟蹤這些帶上標(biāo)簽的蛋白質(zhì)，觀察它們?cè)谏顒?dòng)中的真實(shí)表現(xiàn)，“如果蛋白質(zhì)研究此前還停留在‘盲人摸象’階段，那么基因標(biāo)簽技術(shù)則讓它進(jìn)入了可以精準(zhǔn)跟蹤的‘衛(wèi)星導(dǎo)航’時(shí)代”。這將助力人類編纂生命活動(dòng)本質(zhì)的百科全書，推動(dòng)基礎(chǔ)研究發(fā)展，形成研究新理論、新范式。
以原創(chuàng)技術(shù)孕育國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃
人類基因組計(jì)劃共計(jì)花費(fèi)30億美元，開啟了人類認(rèn)識(shí)生命的新時(shí)代?！拔覀冇终镜搅艘粋€(gè)新的時(shí)代門檻上?！北敬蜗闵娇茖W(xué)會(huì)議執(zhí)行主席，中國(guó)科學(xué)院院士、上海生命科學(xué)研究院研究員李林認(rèn)為，以我國(guó)科學(xué)家具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)為核心，發(fā)起國(guó)際大科學(xué)計(jì)劃，建立起世界級(jí)生命科研平臺(tái)，將會(huì)顯著增強(qiáng)我國(guó)在世界生命科學(xué)界的影響力，為上海增強(qiáng)創(chuàng)新策源力添柴加油。
2017年5月，李勁松在一次研討會(huì)上首次提出了GTP項(xiàng)目設(shè)想。僅用不到兩個(gè)月，生化與細(xì)胞研究所通過中國(guó)科學(xué)院先導(dǎo)計(jì)劃B項(xiàng)目，撥給他200萬元經(jīng)費(fèi)，以便他立即著手探索。當(dāng)年10月，上海市科委得知這個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展后，很快啟動(dòng)“科技創(chuàng)新行動(dòng)計(jì)劃”，支持經(jīng)費(fèi)2000萬元。12月，生化與細(xì)胞所GTP研究中心成立。
“目前，GTP中心已完成標(biāo)簽細(xì)胞524種，標(biāo)簽小鼠141種，超額完成項(xiàng)目的既定目標(biāo)。”提到未來發(fā)展，李勁松躊躇滿志：整套技術(shù)體系已經(jīng)相當(dāng)成熟，只需培訓(xùn)更多技術(shù)人員，就能為更多蛋白質(zhì)打上標(biāo)簽——再有10億元投入，就能在五到十年內(nèi)研發(fā)出2.5萬種標(biāo)簽細(xì)胞、5000種標(biāo)簽小鼠。
原載于 《文匯報(bào)》 2019年5月30日 頭版
作者：許琦敏
