如果給人類全部2萬多個編碼蛋白質的基因添加一個標簽，使每個蛋白質具有特定“二維碼”，將會發(fā)生什么?“這將助力科學家編撰一本生命活動本質的百科全書。”中科院生化與細胞所研究員李勁松說。

截至今年5月，中科院生化與細胞所基因組標簽計劃研發(fā)中心已給524個蛋白質加上標簽并建立細胞系，獲得攜帶標簽蛋白質的小鼠141只。中心網(wǎng)站6月底將對外開放，全球科學家都可查詢或定制自己需要的標簽細胞或小鼠。據(jù)透露，中心計劃用5—10年時間，給2萬多個細胞添加標簽，生成5000只攜帶標簽的小鼠。不久前，在上海舉行的香山科學會議上，與會專家紛紛提議，盡早啟動“基因組標簽”國際大科學計劃，并由我國科學家主導完成。

對“人造精子細胞”添加標簽

人類基因組計劃繪制出人類基因圖譜，揭示了2.2萬個編碼蛋白質的基因，后續(xù)的蛋白質功能研究并不像人們期待的那樣順利。“只有全面認知蛋白質才能從根本上闡釋生命，但其中大約一半的蛋白質功能還沒有人研究過。”李勁松說，蛋白質身處微小細胞中很難被識別，需制備特異“抗體”來識別它，而抗體的制備非常繁瑣，成本高，少則幾千元多則幾萬元，更何況還有一半的蛋白質因缺乏研究，尚無抗體。

能否先在體外“人造精子細胞”中對所有蛋白質添加標簽，再把這個細胞注入卵子，從而獲得攜帶標簽蛋白質的小鼠呢?李勁松回憶，2017年5月，在一次頭腦風暴研討會上，他第一次提出“基因組標簽計劃”設想，沒想到話音剛落，《細胞研究》常務副主編李黨生就興奮地站了起來，認為這將是中國科學家對世界科學共同體的一大貢獻。

卵子和精子是體內僅有的單倍體細胞，一直以來卵子和精子都無法在體外培養(yǎng)，也無法在基因層面進行操作。李勁松課題組和徐國良課題組“借殼生蛋”，從只攜帶精子遺傳物質的胚胎中建立單倍體胚胎干細胞，再將其注入卵子后產(chǎn)生健康的半克隆小鼠，這一成果入選2012年度中國科學十大進展。“人造精子細胞”技術到了2015年，健康半克隆小鼠的獲得率從2%提高到20%。此后，在市科委大力支持下，以“人造精子細胞”技術為基礎的“基因組標簽計劃”開始落地，并成立了中科院生化與細胞所基因組標簽計劃研發(fā)中心。

探尋蛋白質如何調控生命活動

“這就像使用了北斗導航系統(tǒng)，可以精準研究蛋白質調控網(wǎng)絡。”李勁松說，現(xiàn)在僅需少數(shù)幾種針對標簽的特異抗體，簡化了蛋白質研究流程，節(jié)省了科研時間和經(jīng)費。

“基因組標簽計劃”有望促使蛋白質研究方式改變。因缺乏簡單高效的研究手段，一直以來科學家采取的都是基于1個或少數(shù)幾個蛋白質的研究模式，這就有點像“盲人摸象”，而“基因組標簽計劃”實施，可讓科學家研究一群標簽相同的蛋白質。

大規(guī)模的標簽蛋白質細胞庫和小鼠庫建成后，科學家們可繪制全基因組蛋白質動態(tài)網(wǎng)絡圖譜，解析2萬多個蛋白質從生命誕生到發(fā)育的表達模式，以及蛋白質如何相互作用的過程，還可延伸至腫瘤和衰老問題，探尋蛋白質如何調控生命活動。“這不是一個實驗室能做到的，希望盡快啟動基因組標簽計劃，并圍繞標簽小鼠資源平臺啟動相關國際大科學計劃。”李勁松呼吁，構建自主知識產(chǎn)權的生物醫(yī)學信息數(shù)據(jù)庫，以防未來遭遇生命科學發(fā)展數(shù)據(jù)“卡脖子”問題。