提到生命科學，大多數人會想到“基因”。然而，隨著基因組學的飛速進展，生命科學研究領域逐漸發現了決定基因在細胞內功能的必要性。
在“中國藥谷”的上海張江科學城，中國科學院上海高等研究院國家蛋白質科學研究（上海）設施（以下簡稱“蛋白質設施”）作為全球生命科學領域首個綜合性的大科學裝置，不僅是我國蛋白質科學研究基礎設施的重要“落子”，而且作為國際一流的蛋白質科學研究基地，已成為我國生物醫藥創新升級的重要引擎。
2024年1月，《自然—通訊》在線發表了中國科學院分子細胞科學卓越創新中心的一項最新研究成果。該研究通過使用冷凍電鏡及相關技術，在了解細胞如何作用和應答疾病或基因變異的領域實現了新突破。
蛋白質設施主任吳家睿表示，作為國家戰略科技力量的代表，“蛋白質設施”已成為大型醫藥企業和研發型生物技術公司的關鍵支撐，在蛋白質科學的研究領域每年都會有十余篇用戶論文在Nature等頂尖科技期刊上發表。
生命科學和生物技術基礎研究是醫藥創新的源動力，基礎研究成果孕育著新藥發現的突破口。
吳家睿做了一個生動的比喻，“我們可以把‘蛋白質設施’比作一個設備完善的綜合性三甲醫院——患者的診斷需要CT、核磁輔助找尋病灶。而‘蛋白質設施’建設的最終目標，就是要著眼未來、面向全球，加強基礎研究、提升原始創新能力，有效破解我國在生物醫藥創新升級上的‘病灶’。”
“蛋白質設施”——全球首個生命科學大科學裝置
據中國科學院文獻情報中心資料顯示，2001年，國際人類蛋白質研究組織（HUPO）成立并提出國際人類蛋白質組計劃（HPP），此后，歐洲、亞太地區逐步成立人類蛋白質研究組織。
2008年，我國正式啟動蛋白質設施建設。同年11月，“蛋白質科學研究設施國家重大科技基礎設施項目”正式列入國家計劃。
位于上海市張江科學城的蛋白質設施，作為我國“十一五”規劃建設的國家重大科技基礎設施項目，2015年7月完成驗收正式開放運行，是全球生命科學領域首個綜合性的大科學裝置。
無論是在發現并闡明埃博拉病毒入侵人體的一種新機制，還是在破解結核病致病菌奧秘上，蛋白質設施始終圍繞細胞與蛋白質結構功能解析、新技術新方法研究以及蛋白質設計與應用等方向開展深入的研究。
高精尖儀器設備是保持技術領先的“利器”
工欲善其事，必先利其器。既然被稱為蛋白質“設施”，保證設備的先進程度和良好運行至關重要。
吳家睿認為，在蛋白質科學研究領域，有多好的儀器就能看多“遠”。以作為九大技術系統之一的電鏡分析系統為例，蛋白質設施部署了包含Titan Krios和Titan Krios G3i的300kV高端冷凍透射電子顯微鏡和Aquilos Cryo-FIB冷凍雙束電鏡等先進設備，形成完整的冷凍電鏡技術體系，可以滿足多種科研實驗需求。
國家蛋白質科學研究（上海）設施主任吳家睿。國家蛋白質科學研究（上海）設施供圖
中國科學院分子細胞科學卓越創新中心研究員叢堯表示：“我們實驗室是國內比較早從事冷凍電鏡結構研究的實驗室，一直非常關注并致力于冷凍電鏡計算方法及制樣方法的發展。冷凍電鏡在結構生物學及細胞結構生物學研究領域已經成為不可或缺的強有力工具。”
“研究人員現在可以先應用100 kV 加速電壓的Tundra冷凍電鏡篩選冷凍樣品，好的樣品甚至可以達到近原子分辨率水平。如果有收集更高分辨率數據的需求，全國各地用戶還可以申請使用蛋白質設施的200 kV或300 kV冷凍電鏡，這樣的設備支撐對于我國蛋白質科學發展和課題研究都會有極大的支撐和促進作用。”叢堯說。
人才是供應國家科技創新力的“源頭活水”
加強基礎研究，高水平人才是關鍵，也是實現高水平自立自強的堅實基礎。吳家睿介紹，蛋白質設施與賽默飛世爾科技近日成立了蛋白質動態分析聯合實驗室，雙方除進行技術方面的合作外，同時還將重點放在了人才培養上：“蛋白質設施具有很多重量級儀器設備，一定不能缺少一支過硬的技術隊伍。”
中國科學院系統生物學重點實驗室副主任曾嶸主要的研究方向是蛋白質組學和蛋白質動態行為的研究，她帶領的團隊在科研過程中已使用賽默飛的質譜儀超過20年，“我們實驗室主要用質譜進行蛋白質動態變化的監測，高端儀器的使用會對年輕學生有幫助，相關課題研究加上較為完整的培訓方式，會引領他們發現新方法從而轉化成新的技術源泉，對健康和生命科學的研究助力。”
蛋白質設施建成于我國蛋白質科學研究高速發展的階段，經過10年的發展，已為我國蛋白質科學研究、生命科學研究提供了多樣支持。面向新時代、新征程，把硬件設備作為科研的“保障器”、人才培養作為創新的“推動器”，是蛋白質設施為發展新質生產力、培育新動能的切實舉措。
蛋白質設施副主任秦文明認為，未來蛋白質設施一定可以緊跟蛋白質科學領域的高速發展態勢，在蛋白質結構與功能結構、蛋白質組學研究和合成生物學等多個領域繼續為我國蛋白質科學和生命科學發展助力，實現更多突破。
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