一文了解我国科学家主导发起的人体蛋白质组导航国际大科学计划

近日，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（Proteomic navigator of the human body，又称π-HuB）的执行总部在广东智慧医学国际研究院正式揭牌。这是继2001年人类基因组草图完成发表后，破解人体构造“天书”的另一个国际科学计划，中国科学院院士贺福初为该计划首席科学家。

该计划旨在绘制人类全生命周期、全球性重大疾病及代表性膳食模式、生存环境的蛋白质组图谱，解析人类蛋白质组构成原理和演变的规律，探索生物医学大数据从信息知识到智慧的路径，实现人体蛋白质组定位系统的精确空间定位、准确状态定性和人体从非健康状态到健康状态的精准导航。

　　什么是人体蛋白质组导航国际大科学计划?

　　提起蛋白质，大家并不陌生。不过“蛋白质组”一词却鲜有人了解。其实，蝴蝶由卵变虫、成蛹、再破茧成蝶，幕后“操盘者”并非基因组，而是蛋白质组。

　　过去人们认为，只要绘制出了人类基因组序列图，就能了解疾病的根源，但是却发现基因组并不如预期那样能够揭示人类生、老、病、死的全部秘密，如何解读这本“天书”成为一大难题。

　　“生，源于基因组;命，却一定由蛋白质组决定。只有蛋白质组才能根本阐释生命。”中国科学院院士贺福初认为。基因组序列只是提供了一维遗传信息，而更复杂的多维信息发生在蛋白质组层面，因此想要解密基因组，必须先系统认识蛋白质组。π-HuB计划就是这样一个旨在绘制人类全生命周期、全球性重大疾病及代表性膳食模式、生存环境的蛋白质组图谱的计划。

　　那么，何谓“导航”?

π-HuB计划将致力于解析人类蛋白质组构成原理和演变的规律，探索生物医学大数据从信息知识到智慧的路径，实现人体蛋白质组定位系统的精确空间定位、准确状态定性和人体从非健康状态到健康状态的精准导航。这项大科学研究将为人类健康管理、科学养生以及疾病精准防控诊治提供全新理论、技术和方法。

该计划将为人类带来什么?

贺福初院士主要从事蛋白质组学、精准医学和系统生物学研究。早在2002年，他的团队在国际上率先提出了蛋白质组学研究“两谱”“两图”“三库”的科学目标和行动策略，领衔完成了国际首个人类器官(肝脏)蛋白质组计划，建成了该领域领先国际水平的国家重大科学基础设施，并联合国内数十家基础研究和临床团队协作完成了中国人体蛋白质组研究等大型科学项目。2020年经国家科技部遴选评审立项，π-HuB计划成为首个生物医药领域国家大科学计划培育项目。

　　根据广州会议上公开的人体蛋白质组导航计划白皮书2.0，在未来30年，π-HuB计划将投入数十亿元人民币，以实现三大目标：

　　1、绘制人体蛋白质组结构空间参比图谱，按照人体构成层次，绘制从单分子到蛋白质复合体，细胞到组织到器官的各层级蛋白质组构成图谱;

　　2、阐明人体蛋白质组状态空间参比图谱，追踪人体从受精卵发育成胎儿，直到衰老的生命全周期过程中，不同膳食模式、不同环境因素、体内不同微生物类型和不同疾病状态下的蛋白质组图谱的动态变化。

　　3、建立人体蛋白质组导航系统，整合蛋白质组学数据和其他人类组学数据构建元人体数字模型，利用人体蛋白质组在状态空间中定位，对健康状态进行判定，进而实现对疾病风险的预判和早期疾病诊断，和制定最佳治疗干预措施。

早在2002年，中国科学院院士贺福初团队在国际上率先提出了蛋白质组学研究“两谱”“两图”“三库”的科学目标和行动策略，领衔完成了国际首个人类器官（肝脏）蛋白质组计划。在国家“863”、“973”和重点研发专项的共同支持下，贺福初团队联合国内数十家基础研究和临床团队协作完成了中国人体蛋白质组研究等大型科学项目，并提出蛋白质组学驱动的精准医学理念。

贺福初院士在接受媒体采访时，围绕中国学者发起的国际大科学计划——“人体蛋白质组导航计划”，对其未来的发展目标，以及对我们解读生命密码的帮助等进行解读。至于为何要发起这样一个国际大科学计划，贺福初表示，大科学计划是强国的重要引擎，“当一个国家成为全球科学中心时，它将迅速成长为世界顶级强国”。

问：贺院士，我国学者发起的“人体蛋白质组导航计划”是一项大科学计划，为什么您要积极推进我国的大科学计划呢？

贺福初：在2016年的全国科技创新大会上，我国明确提出了在2050年要建成全球科学中心，这是作为全球科技强国非常重要的标志。对科学发展史的研判可以得出如下结论：当一个国家成为全球科学中心时，它将迅速成长为世界顶级强国。比如，17世纪的英国、18世纪的法国、19世纪初期到20世纪初期的德国。判断现代大国的强盛与否，首先要看它能否成为全球科学中心，能否发动技术革命。

20世纪初，在欧洲大陆爆发世界大战时，美国吸引了全球大量的顶级科学家赴美研究，迅速成长为全球科学中心，发展出一系列突破性技术。而在崛起的过程中，美国相继发动了多个大科学计划，包括大家耳熟能详的曼哈顿计划、阿波罗计划，以及人类基因组计划。这些大科学计划是美国发展为世界第一强国的重要引擎，也在科学史上开启了真正的大科学计划时代，开创了人类文明的新篇章。

问：我们知道蛋白质组学比基因组更为复杂，您和很多中国学者很早就在这一领域布局研究，如今也取得了很好的成绩，具体的情况请您介绍一下。

贺福初：大科学计划需要调动全国甚至全球的科技力量，通过协作式的联合科学攻关，达成计划的既定科学目标，这种模式可以带来国家科技力量的迅速腾飞。医务工作者最熟悉的大科学计划或许就是人类基因组计划了，它全面推动了遗传学研究、疾病机制研究和药物靶标发现，为精准医学计划奠定了雄厚基础，带来了巨大的社会效益和经济效益。

人类基因组计划绘制了一部人类生命密码的“天书”，但如何解读这本“天书”，成为当时科学家更加关注的问题。最终在人类基因组图谱完成之际，一批基因组学学者不约而同地向蛋白质组学发出呼唤：“用蛋白质组学解读基因组这部‘天书’。”于是，“人类蛋白质组计划（HPP）”应运而生。

的确，与人类基因组计划相比，蛋白质组计划会更为复杂。因为同一个体不同器官、同一器官不同细胞的基因组是相同的，蛋白质组却可以千差万别。因此，尽管大家都知道要向蛋白质组寻找答案，但对于人类蛋白质组计划如何推进，各国学者莫衷一是。

在2002年，由我国领衔、全球11个国家参与的“人类肝脏蛋白质组计划（Human Liver Proteome Project，HLPP）”正式启动。该计划是国际“人类蛋白质组计划”启动的第一个人体组织器官的蛋白质组计划，也是中国科学家倡导和领衔的第一个国际大型合作计划。

最终，我们鉴定了超过1万种人类肝脏蛋白质，并利用这些数据对肝脏生理功能进行了系统解读，为人类蛋白质组计划的全面展开发挥了示范作用。

2014年，在“人类肝脏蛋白质组计划”取得成功经验的基础上，科技部启动了“中国人蛋白质组计划(CNHPP)”重点专项。如今，在人体蛋白质组学研究领域，我国的科研水平已领先世界。

问：贺院士，您提出的“π-HuB”计划是下一个新的目标吗？您对它有什么期许吗？

贺福初：随着这种数据驱动而非假设驱动研究的积累，多维动态而非一维静态数据的丰富，人体细胞与内外环境间信息的集成，将在更高层次获得对人类个体、人与自然环境、人与社会的全新认知，推动智慧医学的到来。基于这些，我们提出了“人体蛋白质组导航计划”。

该计划的愿景是在全球统一的技术标准与数据共享模式下，全人类共同探索人类未知前沿，揭示宇宙中最复杂物质系统——“人体”的蛋白质组谱系及其构成原理与演变规律，系统阐释人类发育、衰老及重大疾病发生发展机制，并依此制订覆盖人类生命全周期的精准防控、诊治、康养策略，开创智慧医学新范式，为推动构建人类卫生健康共同体提供中国方案。