绘制人类蛋白质组图:与伊曼纽尔教授的对话

今年，科学界庆祝绘制了90%的人类蛋白质组，这是科学家们所取得的成就人类蛋白质组计划(HPP)．188金宝搏备用通过与伊曼纽尔教授的交谈，我们探索了这一成功壮举的过程。

Petricoin他是乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子医学中心的教授和联合主任。Petricoin的研究重点是开发尖端的微蛋白质组学技术，识别和发现用于早期疾病检测的生物标志物，开发用于蛋白质-蛋白质相互作用分析的新型生物信息学方法，以及创建用于增加分析检测、药物输送和监测的纳米技术工具。他是该组织的创始成员之一人类蛋白质组组织(HUPO)．

莫莉·坎贝尔(MC):作为HUPO的联合创始人之一，你对90%的人类蛋白质组已经被绘制出来的消息有什么看法?

伊曼纽尔·彼得罗安(EP):这是一个伟大的成就!当我们第一次启动HUIPO时，主要目标之一是简单地了解人类蛋白质组的性质和存在。但目录的发展只是一个开始，当然，最后10%的人可能很难分类和发现;它们是最低丰度的分析物，可能包含最重要的生物化学信息，就人类疾病而言，每个人都在关注的“生物标记物”。

我们需要结合样品制备的新进展来浓缩，并能够将它们带入质谱的灵敏度范围。此外，至关重要的是，蛋白质组中存在大量的翻译后修饰(PTMs)，正是这些PTMs在生物学和疾病中起着重要作用。我们真的不知道那蛋白质组!这就是蛋白质组学的难点所在，它不仅仅是一个蛋白质的列表，而是它们的表达水平、位置、激活状态和“谁在和谁说话”，因为蛋白质组是一个动态的、物理上相互连接的网络，由相互作用的分子组成，并对位置和数量进行了微调。即使取得了如此巨大的成就，它也只是一份清单——就像一架747飞机的零件清单一样，它并没有告诉你飞机是如何组装起来的，如何运行，最重要的是如何驾驶它。但是，在你做任何事情之前，你必须知道零件清单。这就是这个领域已经取得的成就，这是非常了不起的——但这只是一个开始——我们需要拿出零件清单并构建使用手册，这将需要大量的持续努力。

MC:人类蛋白质组的蓝图出现在人类基因组计划完成近20年后。在此期间，您认为人们对蛋白质组学领域的态度是否发生了变化?如果有，怎么做?

EP:绝对的。我认为现在有一个真正而重要的转向蛋白质组学——一个“超越基因组学”的方向。我认为其中一些限制是在许多疾病中，特别是癌症中，基因组学的狭窄行动前景中所看到的，以及认识到基因组学分层的患者在许多靶向治疗工作中不能有效地捕获许多应答者和非应答者。我们仍然需要大量新发现的高敏感性和特异性生物标记物用于疾病检测。HUPO在这里的努力提供了催化剂，我想你们会看到越来越多的生物标志物签名的例子，包括基因组和蛋白质组学标记，用于更准确和敏感的疾病检测。此外，我认为分子诊断和精准医学领域的兴趣重新集中在蛋白质组学和基于基因组的分析之间的真正协同潜力上，以获得更好的临床结果和更好的生物标志物签名，以检测和治疗人类疾病。

MC: HPP分为C-HPP和B/D-HPP。每一个子类别是什么，为什么项目以这种方式划分?

EP:这些努力强调了人类蛋白质组令人难以置信的复杂性——事实上，它说明了一个事实，一个简单的部件列表，虽然重要，甚至是不够的;正如他们所说，虽然DNA是信息档案馆，但所有的工作都是由蛋白质完成的——这一切都是关于什么蛋白质被表达，表达多少，在哪里表达，在什么时间表达，以什么异构体表达，表达到什么水平(磷酸化，豆脂化，糖基化等)，以及在什么细胞类型中表达。你可能会认为应该有一个进一步在B/D -HPP和C-HPP类别的每个疾病亚组中的其他子类别的细分!

MC:对人类蛋白质组的自信检测已经从2011年的69.8%上升到2020年的90.4%。这是如何实现的?

EP:质谱仪器和质量精度以及计算信息学方面的大规模改进，以及更好的富集和分馏方法，以更好的样品输入完整性，共同导致了这一点。

MC:是否有一些蛋白质我们可能永远无法绘制?如果是，为什么会这样?

EP:也许这需要相当长的一段时间，但我无法想象我们可以如此教条地说永远不会——科学总是在进步，变得越来越好。现在，这10%的产物丰度极低，半衰期极短，质谱分析仍然不够敏感，无法“看到”这些标记。

MC: HPP的数据如何应用于临床?将研究从实验室转化为临床存在什么障碍?

EP:这就是房间里的大象，不是吗?人类基因组图谱绘制完成后，人们也说过同样的话。病人们站在广播前说那又怎样?这些信息和基因列表对我今天或明天的癌症有什么帮助?同样的道理也可以用在这里——一份简单的蛋白质列表如何帮助癌症患者?该领域需要非常透明和深思熟虑，以传达成就对人类和社会日常影响的影响。将这些蛋白质组学数据聚合起来，转化为影响病人的临床级诊断/治疗方法，还需要数年乃至数十年的努力——这90%的数据我们并不是没有得到——其中大部分已经有多年了，我们仍然没有将其中绝大多数用于医生用于管理护理的新的生物标记物/治疗方法/药物靶点。

Emanuel Petricoin接受了科技网络科学作家Molly Campbell的采访。188金宝搏备用