设为首页

加入收藏

首页

谁掌握着打开解决人类重大疾病的钥匙

人体里的蛋白质宇宙
 
 
   分子时代,科学家发现蛋白质的种类、含量、性质、结构、时空定位以及动态变化与生命健康息息相关,是疾病发生最基础的元素。细胞内外有无数的蛋白质“机器”,它们总是处于动态运作之中,指示着当前生命体的健康状态和疾病进展情况。如果能够通过技术对蛋白质的即时状态进行测量,我们就有可能探索疾病发生、发展的规律,并开发更加有效的治疗方法。
 
生在基因 命在蛋白
 
   提到生命科学,大家可能对基因更为熟悉,而对相对年轻的蛋白质科学则鲜有了解。事实上,虽然基因谱写了生命的蓝图,但其仅是一维的线性序列。基因通过转录翻译,表达为蛋白质,才组成了三维世界的动态生命体。如毛虫化蝶、蝌蚪变蛙,其个体基因不曾改变;人从出生到死亡,基因组也基本保持稳定。这些生命过程的改变,背后是无数蛋白质的动态驱动。中国科学院院士贺福初教授有句话总结得好,“生在基因,命在蛋白”。
 
   相较而言,蛋白质的复杂性要比基因高出许多。首先,一种基因可以表达成多种蛋白质;其次,蛋白质会像变形金刚一样不断在时空中发生变化;此外,蛋白质处于不断的生成和降解的平衡中,有多种多样的翻译后修饰变体,且能组成复杂的复合物等等。
 
   据估计,目前95%以上的人类蛋白质组功能研究都聚焦于约5000种研究较多的人类蛋白质,而人体内还存在着一个巨大的“暗物质”蛋白质世界——这些没有或者很少被研究的蛋白质越来越无人问津;而事实上,这些功能未知的蛋白质可能掌握着打开解决人类重大疾病的钥匙,如癌症、阿尔兹海默症以及多种罕见病。
 
新技术破解疾病治疗“密码”
 
   来源于人类、动物、植物、微生物等的标本,不管是液态的血液、尿液、眼泪、脑脊液、唾液,还是固态的、手术切除的冰冻或石蜡组织,甚至是一些特殊样品,如头发、牙齿、指甲、骨骼、粪便,都含有丰富的蛋白质。但它们含有多少种蛋白质?每一种蛋白质表达有多少?绝大部分是未知的,而这些未知的蛋白质组信息和疾病的诊断及治疗息息相关。
 
   如果我们能尽可能多地采集到样本中的蛋白质组信息,是否可以结合AI分析其中的规律,从而加深人类对疾病的理解、掌握治疗疾病的“密码”呢?这是生命科学一个未知的领域。
 
   现阶段已积累的微观世界,尤其是蛋白质组的数据还非常少,因为解析蛋白质组数据依赖于非常复杂的技术,这些技术在过去5年内才开始比较迅猛地迭代发展。这样的方法,将来也有望用于疾病的诊断和治疗。现在,通过AI技术对常规的医学检查图像(包括B超、CT、病理图像等),以及实验室生化检测的数据文本(如血、尿、粪的生化检测数据),进行智能分析,已经可以用来辅助疾病诊断和治疗。但是这些数据都是宏观层面,旨在分辨病理表型,对探究疾病发生的机理,始终如隔靴搔痒、雾里看花。
 

责编:一冰

上一篇:中国天眼发现首例持续活跃快速射电暴

下一篇:湖北省科技厅发布助企纾困若干措施,启动应用科技创新券

分享到: 0