高友鶴：尿液蛋白質組學實現更早期的診斷

　　“早發現、早診斷、早治療”是干預疾病向危重癥發展的關鍵，是醫生和患者的共同心愿。許多慢性疾病的及早治療可以顯著提高患者的生命質量，極大減輕國家、社會和個人的醫療負擔，因此，探索疾病早期生物標志物具有十分重要的意義。

　　生物標志物是與機體生理及病理狀態相關的可監測到變化的生化指標。蛋白質組學是精準醫學中生物標志物研究至關重要的一環，其最終目的也是為了指導臨床，服務精準醫學。尿液可以被連續、大量、重復收集并便捷、穩定地保存，且組分相對簡單，易于分析，是理想的標志物研究樣本。以往蛋白質標志物的研究多集中于血漿和器官組織，近年來尿液蛋白質組的研究發展迅速，不斷受到更多關注。近日，分析測試百科網采訪了20余年來一直從事尿液蛋白質組學研究、北京師范大學生命科學學院的高友鶴教授，他分享了課題組應用尿液蛋白質組學技術進行的相關研究及重要成果、尿蛋白質組面臨的機遇與挑戰，展望了該技術在疾病早期診斷的未來發展趨勢。

北京師范大學生命科學學院 高友鶴教授

　　1.請您介紹一下您和貴單位，比如您的經歷，貴實驗室的基本情況和發展歷程。

　　高友鶴：我是學醫的，畢業以后從事醫學研究，回國后在基礎醫學研究所工作了十多年，最近在北京師范大學也工作了八年多。

　　2.您和您的團隊在尿液研究做了很多工作，請您為我們普及一下尿液研究的重要性。

　　高友鶴：尿的研究重要性是說，尿可以更早期、更敏感地發現人生病的線索。這個為什么重要呢？我們學醫的特別關心的假如有病，我能不能早知道，因為晚了基本上治療的空間就很少了。你很難把一個生了的病逆轉回去，但假如發現得早，也許你有更多的機會能夠停止這個疾病繼續發展，或者讓病程發展減慢，或者減少并發癥等。在醫學上，我們覺得非常重要的就是早期診斷，這甚至比治療更重要。

　　3.請問與血液相比，尿液檢測有什么特點？其研究難點在哪里？以及目前已有哪些研究手段可以解決這些問題？

　　高友鶴：尿總體上的研究，從技術上比血液更簡單。因為尿液組成比血液簡單，細胞少很多，蛋白也很稀。而且以現在的檢測方法，尿里蛋白也足夠多。所以檢測上我覺得是比較簡單的體液樣本。甚至可以說，比細胞研究更簡單，細胞中還有很多蛋白是膜上的蛋白、或是親油性的，尿里的蛋白都是水溶性的，非常好研究。

　　4.請談談您課題組目前的主要研究項目，現在進展如何？ 有哪些重要意義？

　　高友鶴：我的課題組研究項目較廣泛。以前最開始研究不知道尿里能不能反映出人的疾病，所以當時都是探索的大器官、彌漫的病變等。后面開始看，是不是很小的生理病理變化也能看得出來。所以我們逐漸看更小的、更不容易被發現的。或者說后面研究在尿里反映能越過很多屏障的，比如腦子里的病能在尿里看出來么，隔著胎盤胎兒的發育過程能夠在母親的尿里看出來么。我們在做一些這方面的研究，我們覺得這方面的突破更對我們理解尿更有幫助。所以我們最近這些年主要是探索尿蛋白質組的研究在醫學上的邊界到底在哪兒，哪些東西可以反映出來。

　　應該說結果都挺令人興奮，我們覺得尿可能是上帝留給我們的一個觀察人類疾病的窗口，有的時候甚至就是一個正常人的生理變化都能反映出來。比如說有沒有運動，有沒有打疫苗等等。

　　5.尿液標志物的研究與人類疾病息息相關。您的團隊在這方面做出不少貢獻，請您談談目前所取得的研究成果？

　　高友鶴：我簡單說一些最重要的。首先就是提出理論：尿比血液更敏感、更早期。醫學史發展這么長，以前也有人研究尿，但是沒有解釋過為什么會這樣。我們提出，血受到穩態機制的調控，因此肝、肺、腎等都想盡辦法把血液保持在相對穩定的狀態。而尿沒有這個機制讓它保持穩定，所以任何的變化，無論是生病、吃喝都能在尿里更早地反映出來。這個理論是很重要的，我們依據這個理論廣泛嘗試，是不是這些病在尿里都能看出來。我覺得這是對這個領域一個重要的貢獻。

　　還有一個重要貢獻，就是保存尿液的方法，這在將來有可能改變尿液研究的醫學面貌。以前我們做尿液研究的時候，經常四處去找樣本，我們發現很少人保存尿的樣本。主要原因是尿太稀，存在冰箱里要占很大地方，空調和冰箱等降溫設備也要花很多錢。實際上尿里的水分水分只提供了體積，最有信息量的是干貨。我們想辦法把水分去除，將干貨粘在膜上，吹干了再用真空口袋裝起來。這樣沒有氧氣沒有水分，能保存得更好，也更便宜，甚至在室溫也能放很久。我認為這個處理方法為未來尿液標志物的研究奠定了基礎。

　　6.近年來，國家重視“大健康”領域的發展，也提出了“健康中國2030”規劃。在這種情況下，您認為尿液研究將面臨怎樣的機遇和挑戰？

　　高友鶴：國家的這一轉變是非常重要的。我們以前上學的時候說，病是看不完的，越看越多。年紀大的醫生也經常抱怨，一輩子看病也沒看完過。無論是從醫生角度還是病人角度，我們都希望能夠說實現早期診斷。只有早期診斷我們才能更早地將病控制在有可能停住的階段，讓人生活得更幸福。我們國家“大健康”概念的提出的非常好，但是到現在為止，我覺得尿液可能在這個領域的貢獻還沒有足夠的重視。因為從疾病到健康的轉變，實際上就是從相對晚期到相對早期的轉變。在這個轉變的過程中，尿液能起到的作用，超過了其他的體液，我覺得應該受到更多的重視。

　　7.在尿液相關研究工作中，您使用了哪些分析儀器？科學儀器在中藥研究中扮演著什么角色？

　　高友鶴：我從美國回來以后，就在醫科院蛋白質組研究中心。后來到北師大以后，總體上我們一直做的尿蛋白質組，用的儀器主要是液質聯用。

　　我們最近做了一些中藥的研究，以前中藥的研究老被認為應該走分離純化找有效成分，再找藥效的研究思路。這樣的中醫的一些理論可能就受到影響。當你分離主要成分的時候，實際上就把其他成分舍棄了，成分之間的協同作用和互相抵消的作用可能就都沒有了。我們認為通過尿蛋白質組的研究，其實我們有機會研究中藥的整體效果。最近我們把中成藥喂給動物，然后看尿液的整體變化，觀察尿的同時也觀察全身整體的效果，我們認為這是一個挺好的研究中藥的方式。

　　而且，做蛋白質組還有一個好的地方。中藥很多代謝小分子，假如你做代謝組，你會發現尿里有一部分是人體對藥物的反應，有一部分是直接藥物相關的代謝，兩者很難區分。但反觀蛋白質組，每一個差異蛋白都與人體服藥后的反應相關。尿蛋白的變化，更容易清晰反應中藥對人體的作用。

　　8.請談談您和賽默飛的合作的故事？您當初是如何與賽默飛結緣的？

　　高友鶴：我從美國回來的時候了解到，賽默飛的質譜儀更適合做蛋白質組，所以我們開始嘗試買了最早的版本LCQ。從那時起，我們實驗室從最早的LCQ、LTQ、到現在的Orbitrap Fusion Lumos三合一質譜，基本上都是用的賽默飛的系列質譜儀。

　　9.賽默飛的儀器為您的研究帶來了哪些便利？對此您印象最為深刻的案例是什么？請舉1~2個例子說明？

　　高友鶴：對賽默飛質譜儀最深刻的是，質譜儀是一類高端的精密分析儀器，因此很多單位都有專人負責。而我們實驗室至今從未有過專人負責。在這種情況下，賽默飛的質譜儀能夠陪伴我們到現在還能持續工作，這說明賽默飛的儀器非常皮實穩定的。除此之外，他們的服務我還是挺滿意的。每次出問題他們工程師都及時為我們處理。甚至是疫情期間，都盡量幫著我們處理問題。我們能做到現在應該感謝賽默飛的儀器和服務。

　　10.您對未來科學儀器的發展有什么期望？您希望科學儀器能解決哪些目前無法解決的問題？

　　高友鶴：說起對質譜的期望，首先是希望質譜儀器產品能更便宜，然后希望更簡單好用。因為尿液的研究最終一定會進入臨床，因此，希望質譜儀器能像傻瓜相機一樣簡單易用。另外我們希望儀器公司能夠做一些更多的配套產品，能讓臨床上的尿液不經過很多人的手，通過自動化處理出具蛋白質組數據，分析出臨床相關信息，給醫生描述病人的病理生理學狀態。我覺得這是最理想的。

　　11.請談一談您未來對哪些新的領域感興趣？

　　高友鶴：現階段我們主要還是關心目前做的研究，能夠多快的應用到臨床，造福于人類。在這些方面我們挺希望能有公司在儀器方面的配合，我們可以幫助提出建議，哪些地方應該更自動、做的更快，做到什么樣的程度就能滿足臨床的主要要求，在什么地方能夠降低成本等。這些方面是近期我們希望能有點進展的，我們也希望有更多的公司參與到其中。