蛋白质组学大咖Robert Moritz：π-HuB计划的推出恰逢其时

　　Robert Moritz教授, 不仅是一名杰出的科学家， 还以他在HUPO组织与HPP计划中的卓越领导力而著称。本期专家访谈，让我们一同聆听Moritz教授揭秘HPP计划的推进之道，感受科学背后的巨大推动力。

　　Robert Moritz 博士是蛋白质组学方法开发领域的领军人物，现为美国系统生物学研究所(Institute for Systems Biology)蛋白质组学中心主任，专注于蛋白质组学技术和分析方法、软件研发，特别是精准解析蛋白质组大数据。Moritz 是HPP前任主席，曾担任 HUPO副主席(两次)、HUPO执行委员会成员， 2018年奥兰多 HUPO大会联合主席。2019年，Moritz荣获HUPO杰出服务奖。

Robert Moritz教授

　　您是如何开始质谱领域研究的?

　　质谱技术在20世纪90年代出现，但在当时的肽测序中并不常用。直到90年代末，质谱技术才成为一种可行的肽测序方法。在当时，没有像现在这样的数据库资源，只有少量的序列数据可供使用。玛格丽特·戴霍夫出版了一本包含所有已知序列的书《蛋白质序列与结构图集》，这本书中包含了约100个序列。每次进行质谱测序都是一次新的发现，因为当时还没有基因组学的支持。他们尝试对蛋白行测序，但这需要六个月的时间。虽然这些技术相当基础，但正是通过这些技术，我们才能测序蛋白质，从而发现了所有细胞因子的功能。因此，我们首先了解了蛋白质的功能，但并不知道蛋白质的具体结构。而今天，我们已经能够通过组学和其他技术来识别和分析蛋白质的结构和功能。

　　Human Proteome Project, HPP将如何开展下一步的工作?

　　HPP的初衷就是通过蛋白质组学来进行生物学和疾病研究。从组织形式上讲，HPP是通过各国自发形成的研究团队开展蛋白质组学研究。当时，中国和德国在这方面比较领先。很多研究都是从这样的团队开始的，包括免疫肽的研究。HPP为人们提供了一种自我组织并深入研究的方式。

　　在HPP的下一阶段，我们面临的最大挑战是确定每种蛋白质的功能。在蛋白质测序时，我们可以确定蛋白质的功能，这是我们追踪蛋白质的方式。例如，如果你将细胞培养物放在另一种细胞上，然后该细胞发生变化，那么你就知道其中有一种物质可以改变其类型。这就是一种功能。我们可以不断提纯蛋白质，并观察该功能是否保留在组分中。

　　现在，我们已经有了所有的蛋白质。我们可以最大化地合成所有蛋白质，甚至可以打印它们。我们可以用蛋白质做各种事情。但我们并不知道所有这些蛋白质的功能。因此，下一个挑战就是让整个社区团结起来，共同研究蛋白质的功能。与此同时，C-HPP和B/D-HPP仍在继续。我们不能停下来，因为我们必须完成这项工作。比如人类大脑蛋白质组项目，当我们达到90%的阶段时，我们将其称为“高保真驱动”，即人类大脑的高分辨率草图。这时社区同意我们将从这里起草，但至少还需要完成大约4%的工作。

　　您如何评价π-HuB计划?

　　在科学使命这个层面上讲，HPP和π-HuB完全相同的，我们的目标是一致的，即发现所有可能的蛋白质，并从多个方面揭示它们的功能。π-HuB计划的推出恰逢其时。中国作为一个发展中的国家，正在提供这些资源，因为如果像做常规的志愿工作一样做这件事，它将永远不会完成。

　　这需要付出巨大的努力，就像人类基因组在测序时所做的那样。尽管人类基因组在2000年就完成了测序，但它仍处于草案阶段，并且一直在对其进行测序。但是你可以看到由此产生的技术。

　　华大基因已经成为一家大公司，现在它可以非常快速地对你的基因组进行测序。我认为这同样适用于蛋白质和蛋白质组。我们必须能够快速对蛋白质组进行测序，并拥有这样做的技术和资源。一个国家或多个国家必须真正接受这一挑战，并为此付出努力。

　　因为无论谁做这项工作，都将获得大量的知识，并将自己推向比其他人更远的未来。所以奖励就在那里。这只是一个需要有人现在去抓住它的问题。你需要有资源。因此，π-HuB所发生的事情是一个完美的例子，说明了有人知道需要做什么。

　　而美国和欧洲，进展都比较缓慢。亚洲其他地区和澳大利亚也比较缓慢。他们的政府对此不感兴趣。而中国希望看到自己推动自己的知识进步，并为此感到骄傲。

　　π-HuB计划向前迈出了很好的一步，10年后我们可以看看能走多远。但不管怎样，有了这些资源，前景看起来很不错。但另一件事是，无论发生什么，参与的人将成为下一代的领导者。

　　HPP是如何让各个国家的团队参与这项大计划的?

　　这确实是一个巨大的挑战,需要来自不同国家和学科的广泛参与和合作。就参与方面而言,HPP基本是自愿性质的工作。我们看到,像Charles Pineau一直在努力争取法国的支持,并获得了一些资金资助。德国也有类似的尝试,但还未取得成功。而中国政府则抓住了这个机会,积极参与并推动了这个项目的实施。这表明,要推动这样一个大规模的计划,需要各国政府的重视和投入。

　　为了汇集不同学科的人才,我们正在努力建立跨学科的合作。我们正在整合各方面的资源,包括一些制药公司,来更好地理解人体内发生的生物过程。现在，以π为名的人体蛋白质组导航计划也指向了疾病领域的应用。

　　我们知道,大多数药物都是针对蛋白质的,所以找出关键的蛋白质目标是非常重要的。无论是哪个国家或研究团队做这项工作,都将获得大量的知识成果。这需要一个长期的努力过程。

　　生物信息学在这里扮演着关键角色,因为数据量实在太大,已经超出了人类的理解能力。我们需要利用计算机来完成这项工作,特别是利用人工智能日益增强的决策和理解能力,来深入分析这些复杂的生物过程。

　　系统生物学的目标就是像工程师一样理解生命系统的自我组织。我们需要建立起各种生物分子之间的联系网络模型,这样才能预测在对某个蛋白质施加压力时会发生什么。一旦我们掌握了这些相互作用的知识,就能够针对问题进行有针对性的解决。这不仅涉及蛋白质,还包括翻译后修饰等更复杂的生物过程。

　　总之,人类蛋白质组计划是一个需要长期持续投入的巨大挑战,需要来自世界各国的广泛参与和合作。只有通过整合不同学科的力量,利用先进的生物信息学和系统生物学方法,我们才能最终实现对生命奥秘的深入理解。