俯瞰”生命進程，中國科學家將主導基因組標簽計劃

來源：科技日報 發布時間：2019-05-24瀏覽：2722次

俯瞰”生命進程，中國科學家將主導基因組標簽計劃

　　國際合作的人類基因組計劃（HGP）耗時13年、花費30億美元通讀了人類遺傳“密碼”，但很多生命問題仍然無解。例如基因組相同，細胞卻分化為不同器官，里面發生了什么？癌癥發生的前、中、后期，細胞發生了哪些變化？……

　　這些動態的生命“程序”有沒有可能被讀通？5月23日，香山科學會議在上海召開以“基因組標簽計劃（GTP）”為主題的學術討論會，建議啟動由我國科學家全權主導的基因組標簽計劃，協作完成復雜的生命程序讀通工作。

　　“生命是一個動態程序。基因組解碼是靜態的，難以體現生命實質。而后基因組時代，人們開始探索生命過程中生物大分子的相互作用以及作用程序。”中國科學院生物化學與細胞生物學研究所研究員李勁松說，但這類研究目前還處于“盲人摸象”的階段，更談不上掌握其規律。

　　基于正在發展的GTP平臺，人們有可能在分子水平上，高精度、高準確度地對生命活動進行 時空追蹤。中國科學院院士李林表示：“我們瞄準的是重大科學問題的解決，利用：GTP平臺，通過形成科學共同體的方式突破人類對生命認知的極限。同 時，GTP項目的實施將帶動相關科學領域的發展，如標簽技術、蛋白質分析技術等，最終將有望促使生命科學研究水平的整體提升。”此外，GTP計劃還有望帶 領人類走進生命科學研究的“不毛之地”，例如謎團巨大的腦科學領域、不明作用的“基因沙漠”等。

　　中國科學家主導順理成章

　　HGP的啟動基于人類掌握了基因測序技術——桑格測序法，GTP的啟動同樣基于新技術的發明，即我國科學家在“人造精子細胞”介導半克隆領域具有全球領先的技術、專利和研究。

　　“因此，GTP計劃由我國科學家主導順理成章。”李勁松表示，目前的蛋白質分析技術難以 實時反映蛋白質的生命功能。中國科學家通過發明“人造精子細胞”，把對蛋白質的研究回歸到在動物活體中進行，大大提高了基因編輯動物模型的構建效率，并保 證了基因編輯的準確性。“我們通過基因編輯的手段在‘人造精子細胞’中將特定的標簽序列整合到某個編碼蛋白質基因序列中，其基因操作將準確地反映到半克隆 小鼠中。”李勁松表示，在動物活體中研究蛋白質，實現了在體、原位、實時、動態。

　　搭建平臺，瞄準重大科學問題

　　“這是一個整體項目，因此必須在開始時就統一標準，保證數據的一致性。”李勁松介 紹，GTP先期獲得中國科學院戰略性先導B類專項和上海市科委項目的支持，目前已經成立了生化與細胞所GTP研發中心，制定了標準操作程序。目前，GTP 研發中心已經獲得500余株標簽“人造精子細胞”系和140余個標簽小鼠品系。

　　千里之行，始于足下，GTP計劃從搭建平臺開始做起。“我們計劃5—10年內，針對基因 組范圍的蛋白質基因進行標簽，獲得基因組（約2.5萬個基因）的‘人造精子細胞’庫，并獲得5000余種與人同源的重要蛋白質的標簽小鼠，形成有國際影響 力的實驗動物研發平臺。”李勁松說。

　　“目前我們已經開展了相關的合作，也包括一些國際合作。”李勁松說，GTP研發中心也正 在籌備相關網絡平臺的建設，科研團隊不久之后就可以通過網絡申請提請合作。生命科學家能第一時間利用這一平臺開展大科學研究計劃，如描繪精準的發育過程中 的蛋白質圖譜、探究腫瘤或其他疾病發病的相關蛋白質，為其精準治療提供藥物靶點和新型診療方式等。

　　任務龐大，創新與協作將貫穿始終

　　著名的“冰山理論”非常適合描述GTP的工作任務體量。李勁松解釋道，如果說2.5萬個功能基因是浮出水面的“冰山”，那么其對應的蛋白質、蛋白質構象的變化、蛋白質調控通路等更多的研究任務則是水面下更大的冰山，體量很可能是露出水面的上百倍。

　　盡管為了推動GTP，中科院生化與細胞研究所專門建立了GTP研發中心，但是，“整體工作的體量，不可能是一家單位能夠完成的。”李勁松說。

　　此外，向冰山下的延伸還需要“知識基礎”，對某一條細胞通路或蛋白質特性進行過深耕的研究組，輔以新技術的“加持”，將會“如虎添翼”，因此GTP計劃需要有生命科學研究基礎的科研團隊，當然也會有一定的進入門檻。

　　“新技術也會隨著計劃的開展不斷創新。”中科院生化與細胞所研究員李黨生說，例如，GTP2.0時代或將探索熒光標記的使用，最終實現蛋白質表達的可視化，科學家不必在條帶中確認蛋白質的表達量，甚至可能通過熒光定性定量。

　　屆時，展現在人類眼前的將不僅僅是人類2.5萬編碼蛋白質基因的表達和翻譯，還可能直擊蛋白質表達的“時序”，甚至觀看到生命由受精卵長成中生命進程“路線圖”的動畫版。