在21世纪，生命科学的热点将从基因组学转向蛋白质组学2001年5月18日，以北京师范大学为首倡单位，在北京正式成立了隶属教育部的高等学校蛋白质组学研究院。这所研究院由北京师范大学、中国协和医科大学、第四军医大学、上海交通大学、北京中医药大学、中日友好临床医学研究所、首都医科大学附属北京同仁医院、北京亿利生物工程技术研究所、北京市科委高科技实验室等9家著名高校、科研单位联合组建。这是我国第一次大规模地突破院校界线，同时又与临床单位、国外高科技公司、国内企业共同组建的科研实体，它的诞生，是我国向生命科学最前沿领域———蛋白质组学的研究迈出的标志性一步，是中国蛋白质组学研究史上的一个里程碑。
蛋白质是生命活动的真正执行者，细胞是生命活动的基本单位。基因和蛋白质的功能最终必须在细胞中整合起来并得以真正体现。基因好比一张制造飞机和坦克的图纸，蛋白质就是根据图纸制造的真正进行战斗的飞机和坦克。虽然目前已完成了对人类基因的全部DNA序列测定，但是单凭制造飞机和坦克的图纸，不可能演绎出一场战争，也不会知道一场战争是如何发生、如何进行的。基因的主要功能是通过其表达产物———蛋白质来实现的，而蛋白质在合成之后又具有它们相对独立的修饰、转运和相互间的作用能力，同时还具有对外界因素发生反应的能力。因此，仅仅从基因的角度进行研究尚不能解决基因的表达时间、表达量、蛋白质翻译后加工和修饰等问题，只有从蛋白质组学的角度对所有蛋白质的总和进行研究，即开展蛋白质组学研究，才能更加贴近对生命现象和本质的掌握，生命活动的本质和活动规律才能找到答案。正是因为这样，国际科学界预言，在21世纪，生命科学的热点将从基因组学转向蛋白质组学（proteomics），使后者成为新的前沿。蛋白质组学研究的一个发展趋势是分子生物学和分子医学对细胞生物学的回归。
细胞的生命活动包括增殖、分化、衰老和死亡，生物体从胚胎发育到个体成熟，包括儿童期、青春期和老年期等，每个阶段、每个时期的生命活动是受到严格调控的，其中任何一个环节失控，都会导致疾病的发生，如癌症、神经系统疾病和消化系统疾病等。现在已经知道，在疾病中只有一小部分是起因于基因突变。而各种疾病都有蛋白质谱的动态变化，每种疾病在不同的发病阶段，在任何症状出现之前，在蛋白质水平方面已经发生了变化。而这些被确认在早期发生的蛋白质变化都有潜力发展成为临床早期诊断指标。所以蛋白质组学研究将提供给我们大量的、完整的、动态的蛋白质谱。如果得到了蛋白质谱的变化，就能断定一个人的健康状态如何。把两个前沿结合起来———科学发展前沿：蛋白质组学研究国家需求前沿：国民经济和人民健康事业蛋白质组学的研究内容这样广阔，我们研究院并不想涉及所有的领域，包揽所有的研究内容，而是进行有特色的研究，即把两个前沿结合起来（1）科学发展前沿———蛋白质组学研究；（2）国家需求前沿———国民经济和人民健康事业。因此，我们的研究工作重点一方面是与细胞重大生命活动密切相关的功能蛋白质组学研究；另一方面是对我国人民健康危害最大的几种疾病中标志蛋白和关键蛋白的研究和应用。中国是一个人口大国，提高人民生存健康水平和人口质量，是国民经济可持续发展和社会进步，繁荣昌盛的迫切需要。我们将最大限度地发挥高等院校多学科交叉和智力密集的优势，加强合作和功能联合，充分利用最新技术，尽可能早、尽可能充分地利用现有的最新技术（蛋白质芯片等）筛选我国重大疾病和高发病早期诊断的标志蛋白，同时我们已联合成员单位合作攻关，开发具有知识产权的高通量蛋白质识别技术和工具，最终实现网上查询和网上诊断等。除标志蛋白以外，在农业育种、环境污染、生态保护等方面，蛋白质组学研究也都能提供有重要价值的理论根据和实用数据。在科学领域合理共享，这样就会大大缩短单项研究的周期。预计在未来数年内，蛋白质组学研究将产生可观的社会、经济效益。
研究院成员单位在蛋白质研究方面已取得了可喜的成果，北京师范大学细胞增殖与调控生物学教育部重点实验室，多年来致力于观察研究细胞各种重大生命活动的分子基础，特别是蛋白质的复杂作用网络的变化与行为，如采用双相电泳初步确认了乳腺癌核基质蛋白质谱及标志蛋白；利用DNA芯片技术分析了G0和G1期人肾上皮细胞中基因表达的差异，发现有50多个基因在G1期细胞中表达，而在G0期低表达或无表达。这些基因与细胞周期进程密切相关；建立了神经干细胞体外培养模型；发现钙调神经磷酸酶（Calcineurin，CN）活力下降造成的蛋白质过磷酸化，这与老年性痴呆的发生密切相关。中国协和医科大学多年来从事食管癌和肺癌等癌症研究，发现在食管癌发生的不同阶段，如轻度不典型性增生、重度不典型性增生、原位癌、早期癌和晚期癌等各个不同时期，呈现特定的基因成簇表达的特点，存在一个孟德尔隐性主基因；用蛋白质组学方法，初步发现食管癌与正常食管粘膜中存在差异表达蛋白；积累了大量正常人食管粘膜、食管炎、癌旁病变、原位癌和中晚期癌及血清等标本。第四军医大学筛选出了5个特异性好、检出符合率高达94％的胃癌高表达基因片段，已获取了一些胃癌差异表达蛋白。蛋白质组学研究和基因组研究一样，依赖于强有力的、高通量、大规模的技术。在目前的蛋白质研究中，仍以双相电泳和质谱技术为支柱技术，并在分辨率和检出率方面有很大改进。但是与基因组学研究相比，由于蛋白质的复杂性和识别原则的多样性，缺乏一种高通量的识别工具仍然是蛋白质组学深入研究的瓶颈。因此，一些新的技术也由此孕育而生。
蛋白质芯片（proteinchip）技术是继基因芯片（genechip）之后的新一代生物芯片技术。美国Ciphergen公司被国际顶级科学杂志SCIENCE（《科学》）评为“世界蛋白质芯片技术排名第一”的公司，把高度集成的芯片和质谱集于一身，通过生物学或化学方法处理蛋白质芯片的表面，利用亲和力来捕获蛋白质或其它分子，以获得所需蛋白质的分子量、等电点、糖基化位点、磷酸化位点；获得疏水性蛋白、亲水性蛋白和与金属结合的蛋白，甚至可钓取到与DNA结合蛋白。蛋白质芯片的最大优点是快速、简便易行、用量少和高通量分析等特点。它可直接检测尿液、血液、脑脊液、关节腔滑液、支气管洗出液、细胞裂解液和各种分泌物等，应用方面具有明显的优势。Ciphergen已与蛋白质组学研究院建立了特殊的伙伴关系，他们不仅免费提供两台蛋白质芯片阅读机和免费使用一年的蛋白质芯片以及技术协作，同时直接作为研究院的成员单位来共同开展科研工作，这对于我们保持与国际同步发展将起到重要的作用。
将知识创新、技术创新与产业创新结合起来。6月20日至25日，来自北京大学、中国协和医科大学、第四军医大学、上海交通大学、中国医科大学和北京师范大学，并扩大到其他院校的专家学者，在位于北京师范大学的高等学校蛋白质组学研究院总部进行了研究项目的研讨，确定研究的项目名称为“对我国危害最大的几种疾病中标志蛋白和关键蛋白的基础和应用研究”。大家一致认为讨论的目的是推动成员单位在有关方面的科学研究，使合作方式建立起来，并开始启动。最近，研究院还开展了广泛活跃的国际国内学术交流活动，如邀请在线粒体基因组与蛋白质组研究方面深有造诣的美国科学院院士华莱士博士（Dr．Wallace）进行了学术讲演和具体到实验室指导和讨论科研工作。
Wallace院士同时被北京师范大学、第四军医大学聘请为客座教授。另外，几位在国外科研工作中做出一定贡献的学者最近也回国举行讲座、商讨合作事宜。还有3所院校即将成为新的成员单位。7月9日至11日，位于北京的一些成员单位通过一些条件成熟和比较简单的实验，在北京师范大学进行了首批蛋白质芯片制备，美国Ciphergen公司中国分部首席执行官、研究院首席技术顾问许洋博士在现场进行了指导。大家团结协作，不辞辛劳，在短短的3天时间里完成了5个研究内容的蛋白质芯片的制备，目前这些样品正在分析中。目前，蛋白质组学研究院已经建立起了新型的企业运营体制，我们希望在短时间内建立细胞重大生命活动的蛋白质组学数据库；建立胃癌、食管癌和肺癌差异蛋白群的抗体芯片及其数据库，筛选出相应肿瘤的标志蛋白和关键蛋白质群，实现疾病的早期诊断、预警；开发有创新性的技术平台———高通量、高集成的蛋白质识别检测系统。
科学技术就是生产力。所以蛋白质研究院没有必要，也不应该只是依靠国家投资。我们与国内对于高科技发展具有前瞻性眼光的企业——内蒙古亿利资源集团公司合作，他们投资5000万用于研制和开发有应用价值的蛋白质芯片和建立高通量的蛋白质识别技术。这突出了研究院“产业化”的思路——将知识创新、技术创新与产业创新结合起来，为高校科研发展的走向提供了新的思路和经验。
（高等学校蛋白质组学研究院首席科学家、北京师范大学生命科学学院细胞所所长何大澄教授供稿）
