中國科學家建議啟動「基因組標籤計劃」

本報記者 甘曉

「盲人摸象」和「地球衛星」，中科院生化與細胞所研究員李勁松5月23日在上海舉行的香山科學會議第S47次學術討論會上，展示了這兩張原本毫不相關的照片。

在與會專家愉快的笑聲中，李勁松解釋，自2003年人類基因組計劃（HGP）完成後，超過2.2萬個編碼蛋白質基因被揭示。但是，進入後基因組時代，蛋白質組功能研究的進展並不盡如人意。他直言，簡單高效研究系統的缺乏，制約了蛋白質功能研究。

「好像盲人摸象，可能把局部的情況摸得很清楚，就希望拼湊出一幅全景。」而基因組標籤的方式則有希望如同用衛星觀測地球一樣掌握全局的情況。

與會專家提議，應啟動「基因組標籤計劃（GTP）」，並由我國科學家全權主導完成。

實時追蹤蛋白質分幾步？

李勁松向《中國科學報》介紹，該計劃將在具有自主知識產權的「人造精子細胞」上進行單一蛋白質原位標籤打靶，獲得全基因組蛋白質的標籤「人造精子細胞」庫，進而通過卵子注射獲得全基因組超過2萬個蛋白的標籤小鼠庫，完成超過2萬個標籤蛋白質的生理組織表達譜分析，打造國際模式生物中心。

用通俗的話來說，科學家打算這麼做：第一步，用CRISPR/Cas9基因編輯技術在一種被稱為「人造精子細胞」的孤雄單倍體胚胎幹細胞特定的基因序列上插入特定的「標籤」序列，以獲得帶有基因標籤的「人造精子細胞」。第二步，把這個細胞注入卵子，對小鼠進行「人工授精」，獲得攜帶標籤蛋白質的小鼠。第三步，打上「標籤」的基因便可以在小鼠生長發育過程轉錄和翻譯成為帶有特定標籤的蛋白質。

這樣操作後，如同給蛋白質戴上了一頂帽子，科學家就能用技術手段在體、實時、動態地研究它們了。

據稱，GTP已先期獲得中科院戰略先導B和上海市科委項目的支持，目前已經成立了中科院生化與細胞所GTP研發中心。科學家已經按照上述步驟獲得了500多個標籤的「人造精子細胞」和140多個標籤小鼠品系。

「這為進一步大規模實施奠定了堅實基礎。」李勁松表示。

中科院上海營養與健康研究所研究員韓敬東已經「近水樓台」地利用GTP開展了對一種包含溴結構（BrD）蛋白的研究。「我們第一次系統性地描繪了BrD蛋白家族維持幹細胞的乾性與自我更新的作用。」她在會議上告訴《中國科學報》。

助力精準醫學

據了解，該計劃將在5至10年內完成基因組範圍超過2萬株的「人造精子細胞」庫，並獲得5000餘個重要蛋白質標籤小鼠，形成有國際影響力的實驗動物研發平台。

與會科學家對GTP在精準醫學的未來用途也充滿興趣。

例如，在神經科學上，通過標籤對大腦、小腦、腦幹和脊髓等不同神經組織中特定蛋白質進行定量分析，能夠幫助科學家了解這類分子的組織表達分布。

在癌症研究上，GTP可以與腫瘤表觀遺傳學進行結合，對錶觀遺傳調控相關的轉錄因子與修飾因子進行基因表達的實時追蹤，了解哪些分子在癌症發生髮展中發揮了作用，從而為癌症治療尋找新靶點。

在出生缺陷遺傳機制上，GTP有機會解決在體示蹤單個致病性突變基因表達涉及哪些器官、組織和細胞等重要問題。

會議執行主席、中科院院士、中科院上海營養與健康研究所研究員李林指出：「GTP計劃由中國科學家利用自主研發技術主導完成，將開啟蛋白質研究的新時代，希望中國生命科學家能第一時間利用這個平台開展研究。」

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！