张江十年｜蛋白质设施：疫情期24小时转，推动生物医药发展

“‘十三五’期间，我们面向的群体主要是科研单位，在‘十四五’期间我们会更多地去做一些整合性的技术资源，同时结合产业界的需求，提高蛋白质设施在企业界的影响力，推动我国生物医药的发展。”
近日，中国科学院上海高等研究院国家蛋白质科学研究（上海）设施（下称“蛋白质设施”）副主任彭超在接受澎湃新闻（www.thepaper.cn）记者采访表示，蛋白质设施运营5年之际，2.0版本目前正处于规划阶段。 蛋白质设施是国家“十一五”规划建设的国家重大科技基础设施项目，是全球生命科学领域首个综合性的大科学装置。蛋白质设施于2008年由国家发改委批复，并由中国科学院上海生命科学研究院承担建设任务。2014年建成并试运行，2015年通过国家验收正式开放运行，完成总投资7.56亿元。
蛋白质设施主体位于张江科学城，分为海科路园区和位于上海同步辐射光源的“五线六站”两个部分。在“上海光源”同步辐射装置的支持下，蛋白质设施由规模化蛋白质制备系统、晶体结构分析系统、核磁共振系统、电镜系统等9大系统组成，形成了功能完备的蛋白质研究先进装备体系，在分析精度、检测极限和通量上均取得了重大性突破。
蛋白质作为生命活动的载体，科学界对它的研究已经深入到了近原子层面。蛋白质设施拥有国内唯一的900兆核磁系统和国内第一台带有球差矫正器的冷冻电镜系统，“相对于其他平台来说，他们可能优先服务自己，但我们作为国家大设施，所有的设施仪器都是免费向国内科研用户开放。”
据彭超介绍，截至2020年底，蛋白质设施已累计服务用户约67.5万小时，设施用户已覆盖全国23省市，以及美国、英国、西班牙、法国、日本等国家的369家用户单位。截至2020年底，蛋白质设施用户及运维技术团队取得了一系列的重要科研成果，累计发表SCI论文1520篇，其中一区论文770篇，影响因子>10的论文506篇，包括在《自然》、《科学》、《细胞》上发表论文68篇。
值得一提的是，在新冠疫情期间，蛋白质设施也出现在多项科研攻关中。2020年年初，蛋白质设施即快速响应，彭超对澎湃新闻记者表示，“当时2月初我们开通绿色通道以后，科研人员有相关的一些研究需求，我们都是24小时来运转。比如说助力科研人员获得结构之后的药物筛选，我们当时通过质谱的相关技术支持了他们的药物蛋白质结合方式验证，特别是小分子药物的研发，看小分子跟蛋白有没有结合？是怎么结合的？这是一个非常直接的证据告诉你这个小分子跟它的靶蛋白是否相互作用，如何相互作用。当时我们就通过绿色通道的方式给他们解决了研究中最后一项验证的工作。”
彭超介绍，目前有近30家科研单位和课题组及医药公司通过新冠绿色通道申请课题。其中一项典型的成果就是，2020年初，上海科技大学饶子和/杨海涛课题组测定的新冠病毒3CL水解酶(关键药物靶点Mpro)及其抑制剂复合物的高分辨率晶体结构对外公布。联合攻关团队当时表示，此举以便有更多的科技工作者、特别是从事药物研发的科技人员使用。该结构还被全球PDB蛋白质结构数据库(Protein Data Bank, PDB)评选为当月的明星分子。
蛋白质设施还于2020年6月建立了中国自己的新冠病毒相关蛋白质库，并以此为契机，开展了蛋白质库的全面建设，增强了我国快速应对公共卫生事件能力，以实现蛋白质资源的快速共享。据介绍，蛋白质库一期以蛋白质表达质粒库为主，为广大用户提供蛋白质表达质粒的存储和寄送服务。
彭超还介绍道，蛋白质设施与上海科技大学合作，正在推动中国PDB数据库的建设，“这将是继美国、欧洲和日本之后的第四个完整PDB数据库（PDB China）的建设。”
“近几年来生物结构信息有很多都是中国学者解析出来的，但是我们之前所有这些数据都是传到国外服务器上进行共享，所以我们现在建了一个在中国本土的PDB China，所有这种结构信息都会更好地共享给科研人员。”彭超表示，PDB China的建成将为生物医药和蛋白质设计提供核心数据资源，也将成为中国蛋白质科学发展和创新药物研发的一个独特创新平台，有助提升我国原始创新能力，为实施国家重大科学计划进行核心技术和资源的储备，并参与结构生物学未来国际标准的制定。
PDB China的建设也是“十四五”期间蛋白质设施2.0版本的重要方向之一。此外，彭超表示，“我们2.0希望有更多的突破，不光是解决科研用户的问题，也希望能够解决一些实际的问题，这些科研成果能够落地，特别是生物医药产业的相关药物研发。”
而地处科技创新策源功能核心承载区的张江，这将是蛋白质设施拓展商业用户的天然优势。“张江地区有很多药企，除了一些大型企业的合作，特别是中小型企业，他们在建设初期可能没有能力去做这样一个平台建设，就算有能力去做平台建设，技术人员也是非常欠缺的，而我们这边正好提供了这样一个综合性的平台，提供全流程的技术服务支撑。”
彭超对澎湃新闻记者还强调道，“我们还有一个功能，因为我们上游有很多科研用户，下游有企业用户，我们可以起到一个桥梁的作用。科学家带着问题来，我们把问题解决以后，然后再可以去下游的企业那边看看是否可以转化，这样就可以把两端的用户的需求连接起来。”
当然，后续商业用户的拓展将对蛋白质设施的负荷提出进一步挑战。彭超以冷冻电镜为例提到，“冷冻电镜这几年研究很火，然后我们又是个免费的平台，所以需求是无法满足的，我们希望通过政府、企业等力量，来建立一个区域性的上海电镜中心。”(本文来自澎湃新闻，更多原创资讯请下载“澎湃新闻”APP)