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我国主导的首个蛋白质组国际大科学计划将启动,引领全球生物医学研究

我国主导的首个蛋白质组国际大科学计划将启动,引领全球生物医学研究

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来源:深究科学

作者:徐诗露、叶水送


导读


2022年12月30日,科技部副部长、广东省副省长以及15位院士等专家汇聚一堂,召开人体蛋白质组导航计划(Proteomic NavIgator of the Human Body,简称π-HuB计划)启动前期工作座谈会。


据了解,这是由我国科学家主导、发起,并得到国内外科学界广泛响应和支持的国际大科学计划,中科院院士贺福初为该计划首席科学家。


目前,π-HuB计划组建了一支生命组学、临床医学、数据科学、人工智能等领域的20余位两院院士领衔的顶尖人才团队。


与此前国际上发起的蛋白组计划相比,π-HuB计划有何不同?

01

人体蛋白质组导航(π-HuB)计划是什么?


π-HuB项目是中国科学家主导发起的一项重大科学计划,旨在解码人类蛋白质组,寻找新的蛋白质型,探索全新的理论,从而利用蛋白质组学技术、大数据分析、互联网云计算、数据挖掘、机器学习和人工智能,建立“人类生命健康共同体”。

众所周知,蛋白质是生命的物质基础,与各种各样的疾病息息相关,系统全面地了解人体蛋白质,不仅能帮助我们人类理解生命,还可以攻克许多疾病。

自人类基因组计划2001年完成后,2003年就启动了蛋白组计划,足可见当时科学家就已经意识到蛋白质研究的重要性。如今,以我国科学家为主导、众多国际学者参与的人体蛋白质组计划也即将启动。
02

π-HuB计划正逢其时,得到国内外学者的广泛支持


2022年12月30日,科技部副部长张广军,广东省委常委、副省长王曦,以及钟南山、贺福初、王辰、徐涛、张玉奎、陈香美、鄂维南、高福、乔杰、樊嘉、宋尔卫、李明等15位院士及相关专家出席了此次会议。

此次会议的召开意味着π-HuB计划将在不久的将来将正式启动。目前,π-HuB计划得到了国内外科学界积极响应和支持,该计划已获得了100多位顶尖专家的支持,其中包括来自20个不同国家的多位诺贝尔奖获得者,数十个机构、大学签署了谅解备忘录,有意愿参与这一大科学计划。

π-HuB计划将是我国科学家积极牵头组织的国际大科学计划之一。2018年,国务院印发了《积极牵头组织国际大科学计划和大科学工程方案》,该方案指出,要聚焦国际科技界普遍关注、对人类社会发展和科技进步影响深远的研究领域,集聚国内外优势力量,积极牵头组织国际大科学计划和大科学工程,着力提升战略前沿领域创新能力和国际影响力。

图片来自西湖欧米

因此,π-HuB计划的出现可谓是正逢其时。张广军部长在启动会上表示,要把人体蛋白质组导航国际大科学计划建成开拓生命科学知识前沿、揭示生命本质、探索未知生命世界和解决全球性重大健康问题的有力工具。

那么,π-HuB大科学计划具体将怎样实施?2022年12月4日,贺福初院士在第21届国际蛋白质组学大会上以“人体蛋白质组导航计划”为题,系统地介绍和推介。

贺福初院士在第21届国际蛋白质组学大会上发言,图源自西湖欧米

贺福初院士表示,π-HuB计划期为30年(2023年-2052年),项目将分三个阶段,每10年为一个阶段

1.平台建设与数据积累(2023-2032)
2.知识发现与理论整合(2033-2042)
3.范式建立与应用推广(2043-2052)

根据贺福初院士介绍,π-HuB计划设定了四大目标:

1.将人体解剖成蛋白质组数字参考空间的层次结构(从组织/器官到单个细胞);

图片来自西湖欧米

2.追踪以蛋白质为中心的谱系轨迹,包括发育、健康老龄化、复杂疾病进展、共生体适应、营养和环境

图片来自西湖欧米

3.建立一个计算模拟元智人的框架,这是一个虚拟的状态空间,由虚拟增强的生理表型和细胞、体液、组织和器官上的数字现实融合而成;

图片来自西湖欧米

4.研究癌症、神经退行性疾病等重大疾病在进展和发展过程中的蛋白质组学变化,作为“参考空间”导航,引导人体远离疾病/亚健康,保持健康状态。

图片来自西湖欧米

由此可见,π-HuB将是一个宏伟的大科学计划,为了有效地推进和落实π-HuB的各项工作,目前已成立了战略指导委员会、管理委员会、科学委员会、执行委员会、国际计划实施总部。

π-HuB有着国际化的组织架构

在很多专家看来,π-HuB计划如同人体蛋白质组“宇宙”的“北斗”导航系统,创造人体全生命周期的精准防控诊治策略,为推动构建人类卫生健康共同体提供中国方案。
03

为什么要实施人体蛋白质组计划,它到底有多重要?


对蛋白质组学的系统研究缘起于上世纪90年代初期,当时研究人员已经意识到,虽然人类基因组计划即将完成,但基因组相对来说比较稳定,而蛋白质组在与基因组相互作用过程中会不断发生改变,生命体在其机体的不同部分以及生命周期的不同阶段,蛋白表达可能存在巨大的差异,因而能更好地反应一个人的健康或疾病状态。

由此,那时候科学家就意识到,对蛋白质结构和功能的大规模研究能够帮助我们更进一步了解生命。2003年,在人类基因组计划正式完成之际,国际人类蛋白质组计划(HPP)也随之启动,该计划旨在对蛋白质组进行系统深入的研究,和基因组计划研究成果协同合作,真正实现疾病的精准诊断和治疗。

人体的蛋白质宇宙,图源自西湖欧米

2010年,人类蛋白质组组织(HUPO)再次正式启动了HPP计划,以进一步揭开生命的神秘面纱,并计划于2020年完成涵盖超过90%的人类蛋白质。即使这样,我们对蛋白质的了解依然只是触碰到了冰山一角,还有许多未被充分研究的蛋白质,2022年年初包括中国在内的六国科学家联合发起“未充分研究蛋白质计划”。

如今,我国科学家领衔发起并主导π-HuB计划,将进一步改变由基因组学驱动的生物医学发展态势,为我国引领全球生物医学研究奠定基础,该计划取得的科研成果也将造福全世界。

参考资料
1.人体蛋白质组导航国际大科学计划(π-HuB)取得里程碑式新进展!(qq.com)
2.HUPO 2022 现场报道 | 人体蛋白质组导航计划(The π-HuB Project) (qq.com)
3.国务院印发《积极牵头组织国际大科学计划和大科学工程方案》 (qq.com)
4.HUPO 2022 现场报道 | 人体蛋白质组导航计划(The π-HuB Project). 西湖欧米.

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