□ 贺 珍
蛋白质是构成人体细胞的重要成分。所有蛋白质形成的一个有序互作的集合体就是蛋白质组,要想真正揭开生命活动的奥秘,必须进行蛋白质组水平的研究,而解密蛋白质组直接有益于精准医学。自从“精准医学”这一概念被提出后,世界各国纷纷开展深入研究,精准医学被认定必将带来一场医学界变革。
而早在2008年,中南大学湘雅医院的詹显全教授就敏锐地看到了个体化医学和精准医学的价值。多年来,他致力于蛋白质组学探索和精准医学研究,在垂体瘤蛋白质组学、疾病相关标志物、硝基化蛋白质的检测和鉴定研究方面取得了多项成果。还在国内外首次开展了恶性肿瘤血管新生的动态蛋白质组学研究,以及大力开展蛋白质翻译后修饰研究,使硝基化蛋白质组学研究在国际上处于领先地位,也使得垂体瘤蛋白质组学及其分子网络的研究在国际上处于主导地位。
厚积薄发
引领精准医学研究
人类基因组测序完成后,随着组学和系统生物学的快速发展,美国医学界提出了“精准医学”的概念。尤其是2015年美国前总统奥巴马的国情咨询中出现“精准医学”概念后,很多人热捧跟风,“精准医学”一时间成为业内讨论的热门话题,但与此同时也受到了一些人的质疑。对此,詹显全认为“应该回归到常态来认识‘精准医学’这个概念,不能过热也不能冷。‘精准医学’这一理念应该是正确的、是未来医学的发展方向,它的生命力至少有100年,但‘精准医学’我认为是一个理想化的概念,要真正实现它还有很长的路要走,人们只能去无限接近它”。
詹显全认为,精准医学是以个体化医疗为基础,随着基因组测序技术快速发展以及生物信息与大数据科学的交互应用而发展起来的新型医学概念与医疗模式。其本质是通过基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和影像组学等组学技术和医学前沿技术,对于大样本人群与特定疾病类型进行生物标记物的分析与鉴定、验证与应用,从而精确寻找到疾病的原因和治疗的靶点,并对一种疾病的不同状态和过程进行精确分类,最终实现对于疾病和特定患者进行个体化精准治疗的目的,提高疾病诊治与预防的效益。
至于如何接近精准医学?詹显全认为应该回归到个性化的预测、预防、诊断、治疗和预后评估。它们是人类健康保护过程中不可逾越的阶段,对人类健康的重要性来说,预测/预防是上策,早期诊断/治疗是中策,晚期诊断/治疗是下策,精准医学严格来说应是个性化的精准预测、精准预防、精准诊断、精准治疗和精准预后评估。
早在2001年~2012年期间,詹显全就一直在美国从事垂体瘤、视网膜病、胶质瘤、慢性阻塞性肺疾病等疾病的蛋白质组学、疾病相关标志物和硝基化蛋白质的检测和鉴定研究,并取得了可喜成绩,研究成果被刊载于国际蛋白质组学领域的权威刊物上。他的研究正是发展和应用多组学技术(特别是蛋白质组学和代谢组学,其中蛋白质组学中又以蛋白质修饰组学为重点)来研究肿瘤的分子机制、发现可靠生物标志物,服务于肿瘤的预测、预防、诊断、治疗和预后评估。“这里的生物标志物分为两类,一类是解决分子机制和药物靶点的生物标志物,这类标志物必须有因果关系;一类是解决预测、诊断和预后评估的生物标志物,这类标志物不一定有因果关系,但必须有量效关系。”
持续探索
创新蛋白质组学研究
2012年,詹显全作为海外优秀人才回国,担任中南大学湘雅医院卫生部肿瘤蛋白质组学重点实验室和结构生物学与药物设计湖南省工程实验室特聘教授,从事疾病蛋白质组学和结构生物学及预测、预防与个体化治疗靶标研究。
进入中南大学肿瘤研究所后,詹显全查阅了大量资料发现,当时肿瘤蛋白质组学在国内外几乎属于空白领域。蛋白质是构成人体细胞的重要成分,蛋白质组学在后基因组时代很重要,在对癌症、老年性痴呆、慢阻肺、糖尿病、心血管疾病等人类重大疾病的临床诊断和治疗方面,蛋白质组技术有着十分诱人的前景,对蛋白质的研究能够真正揭开生命活动的奥秘,是具有重要科学价值的发展方向。
经过多年研究,詹显全将目光“瞄准”到蛋白质组研究最薄弱的领域——修饰蛋白质组学、结构蛋白质组学和相互作用组学,及其如何将其转化为临床应用。在组学中,蛋白质组变异的内涵是非常丰富的,包括拷贝数变异、剪切变异、翻译后修饰、转位、再分布、分子构象等问题。蛋白质组变异比基因组变异和转录组变异更复杂,蛋白质组变异是基因组/转录组变异的终末表现形式。可见,蛋白质组变异是肿瘤预测、预防、诊断、治疗和预后评估上必须考虑的因素,是“不能绕过去的”。
为什么蛋白质组学特别是蛋白质修饰组学和代谢组学如此重要?詹显全解释说,因为蛋白质和代谢物是表型组的两个重要元素,而表型组是基因组通向精准医学的桥梁,要实现真正的精准医学必须要弄清表型组,也就是要弄清蛋白质组变异和代谢组变异。在詹显全的研究方向中,最吸引他的地方就是多参数系统观念,并用此来指导其科研思维和实践,“因为这符合疾病如肿瘤的真实情况”。他认为肿瘤是一种多病因、多过程、多结果的全身性慢性疾病,具有广泛的肿瘤异质性,涉及基因组、转录组、蛋白质组、代谢组、影像组和相互作用组多个层面的分子网络系统变化。这种肿瘤的异质性、全身性、慢性、网络系统性对肿瘤传统的“同病同治”提出了严峻挑战,同时为肿瘤个性化的精准预测、预防、诊断、治疗和预后评估提供了机遇条件。个性化精准医学给肿瘤的科研、临床实践带来了新的理念、策略和技术方法,必将为攻克肿瘤做出巨大贡献。
目前,詹显全的主要研究对象是恶性肿瘤,包括胶质瘤、肺癌、卵巢癌及垂体瘤,采用整合组学和系统生物学的学术理念和技术策略,达到个性化的预测、预防、诊断、治疗和预后评估的研究目标,从而为精准医学贡献一份力量。
科研就像登山,攀登得越高,看到的风景越多。随着人类基因组计划的实施和推进,以“蛋白质组”为研究对象的生命科学时代已经来临,他深知这是未来医学发展的必然趋势,他将持续在蛋白质组学和精准医学研究这条道路上砥砺前行,推动整个医学科学和生命科学的快速发展,为人类生命的延续而奋斗终生。
(本文配图由詹显全提供)