七星蛋白质（上海）设施开放十周年，中国一半蛋白质结构研究出自这里

　　十年前七星，上海张江，全球首个生命科学领域综合性大科学装置——国家蛋白质科学研究（上海）设施（以下简称蛋白质设施）开放运行。

　　十年后的今天，中国一半的蛋白质结构研究出自这里。如此高能级和高产出的生命科学大装置，至今依然不多见。

　　十年来，该装置用户覆盖全国33个省级行政区，服务国内外2500余个课题组10万余人次，包括北大、清华、复旦、浙大、港大以及哈佛医学院、斯坦福大学、剑桥大学等。特别值得一提的是，产业用户达100余家。发表高水平研究论文4000余篇（包括《自然》《科学》《细胞》国际顶级期刊学术论文136篇），在疾病机理解析、创新药物研发、合成生物设计等前沿领域取得一系列重大研究成果。用户成果入选“中国科学十大进展”3项、“中国生命科学（领域）十大进展”8项。

　　十年来，蛋白质设施深度参与上海国际科创中心和张江综合性国家科学中心建设，为生命科学重大科研任务提供高水平技术支撑，提升了我国生命科学原始创新能力和生物医药自主可控水平。

　　“如果说过去十年蛋白质设施1.0版像一家‘综合型三甲医院’，为生命科学研究提供技术服务。未来，蛋白质设施2.0版将致力于成为生命科学的‘数据生产力平台’，实现生命科学数据的产生、保存和利用。”7月26日，蛋白质设施主任吴家睿，在中国科学院上海高等研究院主办的“国家蛋白质科学研究（上海）设施开放十周年学术论坛”上说。

【蛋白质研究驶入“快车道”】七星

　　时光回溯到2006年，当时国际科学界已经测定的蛋白质结构超过37000种，而由我国科学家测定的蛋白质结构仅占其中的0.5%。这背后的主要原因是我国蛋白质科学研究的基础条件与国际先进水平仍有明显差距，仅以高场核磁谱仪为例，当时只有北京大学的1台800兆赫兹谱仪和香港科技大学的1台750兆赫兹谱仪。

　　蛋白质设施正是在这一背景下应运而生，2010年12月26日由国家发改委投资开工建设，2015年7月28日通过国家验收正式开放运行。

　　这标志着我国蛋白质科学研究开始驶入“快车道”。近年来，由我国科学家研究测定的蛋白质等生物大分子的结构数量不断提高，2021年度投递到国际蛋白质结构数据库的数量已跃居全球第二，仅次于美国。

　　蛋白质设施现有9大技术系统，建立了从蛋白质样品制备、结构解析到功能研究的完整技术体系，推动多项具有国际影响力的科研成果产出。比如，在上海光源建有“五线六站”，共同支撑了新冠病毒蛋白结构的率先解析和国产新药研制。又如，支持百济神州完成国产抗癌药“泽布替尼”关键靶点的结构优化，助力其在中美两地同步上市。再如，支撑用户将传统需若干年才能完成的酶改造周期缩短至半年。

【点亮中国蛋白质结构数据库地标】七星

　　作为蛋白质科学研究“国之重器”，蛋白质设施始终致力于推动“利器”的升级与自主创新。

　　传统药物筛选方法耗时长、成本高，蛋白质设施建设了高通量药物筛选与优化平台，为药物研发提供精准的结构数据，迅速识别药物候选分子并优化其靶向效果。国产抗新冠病毒药物“先诺欣”的活性成分“先诺特韦”，正是在这一平台被发现。

　　2022年，蛋白质设施联合上海科技大学打造的中国蛋白质结构数据库，以第四个成员身份加入国际蛋白质结构数据库。这一突破意味着在世界蛋白质结构数据库的版图上点亮了中国地标。目前，我国产出的结构生物学新数据占到了全世界的19%，亚洲的65%。我国本土的蛋白质结构研究结果已基本实现自主审校（95%），并保持与国际数据库互联共享。

　　除了自主创新，蛋白质设施也以开放的姿态加强国际合作，与美国赛默飞公司共建蛋白质动态分析联合实验室，与德国布鲁克公司共建生物核磁技术开发与用户服务中心。

　　蛋白质设施开放运行初期，将重点用户锚定为科研院所和高校，如今产业用户达到100余家。2024年产业用户机时为1670小时，并呈逐年增加趋势。就在不久前，“产业”和“临床研究”用户分委员，被扩充到了蛋白质设施原有的用户科技委员会。

【世界级蛋白质科研与智造基地】

　　“展望未来，我们的目标是成为世界级蛋白质科学研究与智造基地，实现更大的开放和更好的服务。”吴家睿踌躇满志地说。

　　当前国际科学前沿的一个重大挑战是蛋白质动态结构研究。传统的蛋白质研究技术，主要用于蛋白质静态结构研究。即使是强大的“阿尔法折叠”，依然面临蛋白质动态结构预测的挑战。英国政府今年6月启动大科学计划“Openbind”，构建全球最大蛋白小分子交互数据库，将专门为 AI药物设计算法“量身定制”，预计可节省1000亿英镑的药物研发成本。

　　针对“蛋白质动态研究”这一新方向，蛋白质设施近期与上海思朗科技有限公司成立了“高性能蛋白质动态计算中心”，后者自主研发的“天穹”计算机，相较GPU以及传统超算系统，性能提升2-4个数量级，将为新药发现与功能蛋白设计提供强大的数据基础。

　　合成生物学正在成为生物技术“朝阳”领域，“无细胞合成”这一颠覆性技术已被新增到美国政府2024年版《关键与新兴技术》清单中。以 2024年度诺贝尔化学奖获得者戴维·贝克为代表的研究者，正在利用人工智能创造具有特定结构和功能的蛋白质，甚至是生命世界从未有过的非天然蛋白质。

　　吴家睿介绍，“蛋白质智造”将成为蛋白质设施的另一发展新方向。他们将升级中国蛋白质结构数据库，携手康码生物科技打造全球首个高通量蛋白质智造平台。

　　下一个十年七星，他们已在路上。

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