分离技术、质谱分析和生物信息学的进步已经塑造了现代蛋白质组学。如今,日益复杂的科技使得蛋白质组分析的规模和速度达到了以前难以想象的水平。
蛋白质组学领域现在正处于一个转折点,融合技术和其他组学有望揭示蛋白质如何改变细胞功能,进而影响人类健康和疾病的新见解。
为了了解蛋白质组学的未来可能是什么样子,《Technology Networks》采访了五位领先的蛋白质组学专家,提出了一个问题:"展望未来十年,你认为蛋白质组学领域(无论是在技术、数据分析还是实际临床影响方面)最具有变革性的发展是什么?为什么?"
Gary Patti博士,圣路易斯华盛顿大学Michael和Tana Powell教授,Panome Bio首席科学官:
"蛋白质组学已经存在了几十年,但过去几年可能是最令人兴奋的。在此期间,我们看到了一种基于亲和技术的全新实验方法在蛋白质组学中蓬勃发展。这已经将该领域扩展到临床医生分析大型队列,以及之前蛋白质组学几乎无法触及的科学家。同时,质谱领域也迅速发展。最新仪器的速度、通量和灵敏度已经改变了可能性。因此,我们真正处在一个关键时刻,突然可以进行十年前无法想象的实验。
展望未来,我认为最令人兴奋的是可扩展性。
"数百万人已经完成了基因组测序。相比之下,很少有人测量过他们的蛋白质组,主要是因为技术不可用。这不再是一个限制。
"通过Panome Bio等合同研究组织,现在可以在大量人群上进行大规模蛋白质组学研究。我真心相信这将改变医学,重新定义我们对疾病的看法并揭示新的治疗方法。"
Simon Fredriksson博士,Pixelgen Technologies首席执行官兼联合创始人:
"蛋白质组学已经取得了巨大进步。我们已经证明蛋白质组学的基础化学可以成功扩展,以在大量细胞和实验中生成一致、高质量的数据。但该领域现在正处于一个转折点。
下一轮创新不仅来自于测量蛋白质丰度,还来自于理解蛋白质如何在细胞内相互作用——它们的空间组织和彼此的接近程度。换句话说,蛋白质组学必须变得更加多维,这将要求我们重新思考什么构成有意义的蛋白质组学数据。
我预计单细胞分析将受到更大的重视,因为整体测量常常掩盖了关键生物学。我们将看到在绘制蛋白质网络方面取得重大进展,以及支持这一转变所需的工具和分析方面的变革性创新,这最终将使我们更接近精准药物开发和诊断,以及更广泛的临床影响。"
Simone Sidoli博士,阿尔伯特·爱因斯坦医学院副教授:
"最具变革性的转变将是当蛋白质组学能够可靠地预测表型而不仅仅是描述分子组成时。目前,仅蛋白质身份就出人意料地解释了很少的生物状态。一个10岁的孩子和一个90岁的老人在蛋白质列表层面上共享大部分相同的蛋白质组,但他们的表型却大不相同。
"该领域在测量'存在什么'方面做得很好,但在解释'它在上下文中的作用'方面效果要差得多。
弥合这一差距需要进入更高层次的蛋白质生物学。关键层次可能包括蛋白质折叠和构象状态、动态蛋白质相互作用以及亚细胞定位。"
Michael Snyder博士,斯坦福大学斯坦福·W·阿什曼遗传学教授:
"由于通量增加、灵敏度提高和成本降低,蛋白质组学正在迅速走向前沿。大型蛋白质组学项目现在正进入主流,这些项目将整合到对人类生物学和健康的多组学理解中。到本十年末,我预计它将与代谢组学一起成为常规分析手段,就像今天的转录组学一样。我希望翻译后修饰方面的进展也将促成大规模研究的出现。最后,空间单细胞蛋白质组学现在正在出现,并将变得更加广泛,为深入了解生物学和健康提供高度信息。"
Jennifer Geddes-McAlister博士,圭尔夫大学副教授:
"在未来十年,蛋白质组学应用的多样性和可及性将在各个科学学科中显著体现。例如,蛋白质组学的应用(包括基于质谱和非质谱的)将越来越受欢迎。这将包括适应临床使用,如诊断和监测疾病,以及识别和优先考虑疾病生物标志物。我们将看到这些相同的概念和工作流程应用于其他领域,如环境监测和精准农业,以改变暴露组研究和与疾病的相互联系,同时增强全球食品安全和保障的策略。
这些变革性发展将归功于仪器的进步以及用于稳健和可重复数据分析的计算工具的多功能性,以及国际蛋白质组学界专业知识和愿景的清晰整合。这将推动新的合作(如One Health),并将利益相关者聚集在一起,将生物发现转化为转化应用。"
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