蛋白芯片之父RayHuang:我们这一代人或能活到150岁

2023-05-10 14:56:27

只需1毫升的血量,就可以通过蛋白谱反映出人体的健康和疾病发生发展的动态变化,进而采用有效的预防或干预措施,将疾病扼杀在摇篮之中。这就是蛋白芯片技术的的一个应用场景。

作为世界首个人类细胞因子蛋白质芯片的研发者,9年前,当RayHuang教授回到中国向周围的人介绍这项技术时,很多人还将信将疑。但如今蛋白质芯片检测技术越来越被认同。

蛋白芯片之父 - RayHuang教授说,他的目标就是要为人类活到150岁而努力

突破:1毫升血就可以检测千种蛋白质

什么是蛋白质芯片?RayHuang教授解释说,细胞功能的执行者是蛋白质,人体若发生病变,其血清蛋白会第一时间有所变化,通过蛋白质芯片,检测出以血清蛋白为生物标记物的变化,即可以在第一时间对患者病情作出判断。 

RayHuang教授的蛋白质芯片,只要1-2毫升血清就可以定量检测超过 1000 种蛋白质,然后持续跟踪,及时发现异常指标,进而在早期发现健康异常状况,并进行干预。“如果用传统的方法,所需费用很高,检测很多种蛋白质需要大量的样本,可能需要几百毫升血。”

RayHuang教授说,蛋白芯片技术已经广泛应用于药物开发、健康管理等基础研究和临床应用领域。世界著名院校和各大药企很多采用这项技术,并发表了上万篇科研论文,其中不乏《Nature》,《Science》等顶级期刊论文。

例子一是香港大学采用蛋白质芯片技术,发现了食道癌的蛋白靶点,并开发了响应的药物,现在正在做临床二期试验。另一个例子是中山大学二院院长宋尔卫教授的研究团队,通过蛋白芯片筛选发现了 GM-CSF 这一蛋白是乳腺癌转移的关键标志物。

先进:安吉丽娜·朱莉若用我们的技术就不用切除

RayHuang教授本科毕业于中山大学,随后到日本鹿儿岛大学和美国深造。2000年被聘为Emory大学助理教授和首席研究员。当时,业界通过DNA芯片采取也能高通量检测DNA,RayHuang教授就想,能否把这种技术用于蛋白质检测。经过一年多的摸索,他终于研制出世界首个细胞因子蛋白质芯片,不过当时只能检测出23个指标。即便如此,整个学界都轰动了。2002年,他在美国创立了专门生产蛋白质芯片的公司RayBiotech。

截止至2016年底,其创立的美国RayBiotech公司自行研发及生产的产品多达上万种,已成为世界领先的蛋白质芯片的专业研发机构,广泛用于全球各研发机构、药厂、医院和生物科技公司。被誉为“国际蛋白芯片产业开拓者、世界高通量蛋白芯片检测技术之父”。

他说,这项技术的先进之处在于,能用极少量的样本对多种蛋白进行定量检测,从而了解疾病发生的动态变化,进而找到为疾病管理的新途径。他举例说,著名影星安吉丽娜.朱莉如果采用了他的这项技术,对蛋白质变化跟踪,也许就不用切掉。

对话RayHuang:活到150岁在我们这代人身上可能实现

记者

蛋白质芯片和基因芯片有何不同?

RayHuang教授

如果说基因是词典的话,蛋白质就好比是文章,你把词典中的文字通过各种表达,就有了具体的意思。

首先,基因一般不会变,除非个别基因发生突变。理论上,做基因检测,一辈子做一次就行了。蛋白质不一样。有没有心脏病,有没有肿瘤,当你身体正常时和有病时去检测,它的水平是不同的,更能反映你身体当时的状况,是一个动态的过程,要不断追踪。其次,DNA 只有 4 种碱基,它们两两配对,使得基因的检测难度相对较低。而组成蛋白质的氨基酸有 20 种,且没有像核酸那样的两两配对情况。而由这 20 种氨基酸组成的成千上万种蛋白,特点都不同。因此,实对蛋白质高灵敏度高特异性检测,比基因检测困难得多。

所以,现在市场上基因测序的公司遍地开花,但能检测蛋白质的公司却很少。目前比较成熟的技术,除了我们的芯片,就是蛋白质质谱,但质谱检测血清的灵敏度和便捷性有待提高。

记者

蛋白质芯片技术目前还存在哪些瓶颈?

RayHuang教授

第一,高通量上有待增强。现在一次可以把上千种蛋白质检测出来,但范围还需扩大。

第二,高灵敏度有待提高。如果浓度很低的蛋白质,检测起来难度会大很多。但我相信蛋白检测普及的时代很快就会来临。我们也在做分子计数法,让很低浓度的蛋白质也能被检测出来。

第三个挑战是快速诊断。比如,在临床上,患者突然得了心脏病,必须要尽快出检测结果,才能给他提供诊断方案。

记者

长远来看,蛋白质芯片的应用前景如何?

RayHuang教授: 

首先,可以广泛应用于伴随医学诊断。

其次,可以用于抗体药物和靶向药物的研制。

再次,可以用于健康管理。在疾病未出现时将其扼杀在摇篮之中,你想这个意义多重大。我们可以把1000多种蛋白质检测出来,定期跟踪,把与疾病有关的因子检测出来,为患者提供预防疾病的方案。

此外,还可以用作精准治疗。通过蛋白芯片监测病人用药后血清蛋白标志物谱的变化,可以实现及早确认药物疗效,预警严重不良反应。进而避免错误的用药和过度治疗,实现精准用药。

记者

接下来会在哪些方面进行技术攻关?

RayHuang教授

首先,在高通量方面,我们要开发可同时检测超过  5000 种人类蛋白质的芯片,基本覆盖全部与健康及疾病相关的蛋白质。

其次,会开发可以同时检测所有信号通路及细胞活动相关蛋白变化的芯片。我们还在开发可以同时检测上百种自身免疫抗体和过敏反应的蛋白质芯片,推进蛋白质芯片技术在体外诊断方面的应用,首批用于检测肿瘤多项指标,如肝癌、肺癌、胃癌的芯片,将很快进入市场。在快速诊断方面,我们正在开发新一代的时间分辨技术和平台,可在几分钟之内检测血液蛋白水平变化,为临床快速诊断提供有价值的信息。在高灵敏检测方面,我们将采用分子计数法,开发一系列灵敏度比传统 ELISA 提高上千倍的产品。归结到一点上,我们要在健康管理和临床诊断上要下大工夫,要为人类活到150岁做贡献。这并非天方夜谭,而是完全有可能实现。我相信,活到150岁,在我们这一代人身上就有可能实现。

沃析专家RayHuang教授简介

·日本鹿儿岛大学和生物学博士

·香港医学科学院院士

·美国埃默里大学首席研究员

·美国国立卫生研究中心(NIH)学术顾问

·美国癌症协会(American Cancer Soci-ety)学术顾问

·高通量蛋白芯片技术与夹心法人类细胞因子蛋白芯片发明人

·国际蛋白芯片产业开拓者、世界高通量蛋白芯片检测技术之父

·美国RayBiotech首席科学家

·首批广州市创业领军人物

·中组部“千人计划”

1991年初进入世界著名的伯纳姆(The Burnham Institute)研究所从事博士后研究,致力于蛋白芯片、生物标记物、肿瘤生物学和信号转导研究,发表论文100多篇,多次在国际学术会议上发表演讲。2001年初,研制和开发出全球首款人类细胞因子蛋白质芯片。截止至2016年底,其创立的美国RayBiotech公司自行研发及生产的产品多达上万种,已成为世界领先的蛋白质芯片的专业研发机构,广泛用于全球各研发机构、药厂、医院和生物科技公司。被誉为“国际蛋白芯片产业开拓者、世界高通量蛋白芯片检测技术之父”。


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