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专题策划瑞博奥世界上通量最高的蛋白
黄
若磐说,活到岁是他为之奋斗的目标。他说,“也许在我们这一代人身上就能实现这个愿望”。这个目标听着也许有些不可思议,但黄若磐实现目标的底气来自于他在蛋白芯片领域的深耕和创新。
采访、文│尹佳林
编辑│李佳琪
图│由受访者提供
黄若磐
广州瑞博奥生物科技有限公司创始人
美国埃默里大学首席研究员
中山大学客座教授
蛋白质芯片是用来做什么的?通俗来说,人体的大量信息储存在DNA中,这些信息经由蛋白质翻译,最终表现为人的生理特征。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,就可以在第一时间对患者病情作出判断,准确地抓住病人们即将病变或开始病变的细胞,并借机精准治疗,进而采用有效的预防或干预措施,将癌症扼杀在摇篮里。
黄若磐开发的蛋白质芯片厉害在哪里?过往的蛋白质检测只能一个一个指标检测,效率低,不利于临床应用。而黄若磐年开发出了可用于高通量检测细胞因子和生长激素的蛋白质芯片。这种蛋白质芯片仅仅需要1~2毫升血清就可以一次检测多种指标,大大提升了检测效率。
黄若磐如今是享誉国内外的知名蛋白质芯片专家。这份殊荣背后,是他在实验室没日没夜的埋头苦干。在美国的时候,他常整天把自己一个人关在实验室里。在没有机器人设备的情况下,所有操作都要亲自用手完成,一个玻片上有几千个点需要操作,长期下来,黄若磐感觉自己都快要虚脱了。不过,功夫不负有心人,经过一年多的摸索,他终于研制出细胞因子蛋白质芯片。医学界轰动了。
年,黄若磐带着蛋白质芯片技术回国创业,创立了广州瑞博奥生物科技有限公司。初到广州开发区时,设施很不完善,几乎没有吃饭的地方,也打不到车。很多在美国的友人劝他不要回国创业,离开太久,对国内很多东西都不了解了。但黄若磐觉得这不是放弃的理由。“我是个中国人,这项技术应该造福中国百姓。”他希望把蛋白质芯片技术和产品应用到临床上,直接为中国人的健康做贡献。
蛋白芯片有广泛的应用前景
目前,蛋白芯片在大健康管理,疾病筛查和精准治疗等领域都有很广泛的应用。就大健康管理方面来说,蛋白芯片技术只要1~2毫升的血清就可以定量检测种蛋白标记物。这足以为每一个人都画一个健康的蛋白谱基准线,并且持续跟踪就能及时发现异常指标,进而在早期发现健康异常状况并进行干预。此外,通过建立蛋白谱基准线,可以得到全面的个人身体状况信息,避免了少数几个指标检测带来的片面性和精确性问题。
黄若磐介绍,随着科学技术的发展,将会有很多新的生物标记物被发现。一些现在还不知道其浓度与健康之间关系的蛋白质,在将来也许会被赋予新的意义。
在精准治疗中蛋白芯片也有用武之地。黄若磐用一个案例解释了蛋白芯片在精准医疗中的应用:有一个特发性葡萄膜炎病人,采用传统的治疗方法,病情越治越严重。后来通过蛋白芯片检测,发现此病人的蛋白表达谱和另外一种自身免疫性视网膜炎相似,于是及时改变成治疗思路,针对自身免疫性视网膜病变进行治疗,这个病人被治好了。
此外,蛋白芯片技术还可应用在肿瘤治疗中。现在的肿瘤治疗面临着一些效果很好的药物会被肿瘤耐受,从而无效的情况。之前的研究一直着眼于肿瘤本身,试图找出肿瘤细胞针对这一药物发生的基因层面上的改变。但近几年来,通过蛋白芯片技术对肿瘤及其微环境生物标记物的筛选,研究人员发现微环境对于肿瘤的耐药性的产生,有很大的贡献。而通过对肿瘤微环境的蛋白生物标记物进行检测,可以预测肿瘤耐药的发生,并且可以监控肿瘤治疗的效果。
不仅如此,蛋白芯片在中医药、营养、疫苗、疾病早期筛查和伴随医疗诊断等都有广泛的应用前景。
蛋白芯片产业的规模在不断扩大,不仅在生命科研领域已得到广泛应用,结合自动化仪器,在临床的应用也在不断扩大。根据最新的市场研究,未来几年全球多重蛋白检测的复合年化增长率(CAGR)将达8.2%。
抢占市场的“独门优势”
检测蛋白的工业化之路,在中国走得十分艰难,但是在黄若磐眼里,瑞博奥靠的是自己的“独门优势”在市场上站稳脚跟。
首先瑞博奥拥有完整的蛋白芯片研发和应用平台,从蛋白制作到抗体和配体的生产,再到蛋白芯片制造,临床注册生产,还有一系列的下游应用。
其次,瑞博奥拥有世界最高含量和高通量的全方位蛋白检测技术和产品,可同时定量检测0多种蛋白水平。同时拥有最多样化的高含量和高通量的蛋白磷酸化和糖基化的检测技术和产品。
瑞博奥在蛋白芯片技术的基础上,推出了超灵敏蛋白检测平台。这一创新平台,与传统的蛋白检测技术相比,可以提高~倍的灵敏度,采用传统检测手段无法检测出的与疾病和健康相关的血清蛋白标志物,都可以通过这一技术进行检测,在这一领域解决了一大国际难题。
再次,瑞博奥拥有世界上最大的经过验证的配对抗体库,可应用于发展成各种蛋白检测产品。此外,瑞博奥拥有高通量生物标记物发现平台及临床诊断研发平台,这有助于快速切入到新药研发,伴随诊断领域。
目前瑞博奥蛋白芯片技术已经广泛应用于药物开发、疾病标志物筛选、信号通路筛选、疾病的发病机理研究、药物作用靶点研究、蛋白新功能研究、疾病诊断和预后、疾病分类、等大多数基础研究和临床应用领域。
检测蛋白的工业化发展遇挑战
目前全球有能力开发高通量检测的蛋白芯片技术的公司不多,蛋白质的检测是像瑞博奥这样的生物芯片企业要面临的重要难题之一。
据了解,DNA基因的检测难度相对较低,因为DNA只有4种碱基两两配对。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,每一个特定的蛋白都具有不同的特点。因此,实现对蛋白质高灵敏度高特异性地检测难度是比较大的。
目前对蛋白的检测,最有效的方法是通过抗原和抗体的特异性结合。但抗原和抗体的制备,仍然是一个耗时耗力的技术。此外,由于抗体的局限性,针对一个特定蛋白的抗体往往也会结合其他类似的蛋白。这个问题在高通量检测的蛋白芯片技术中更为突出。再加上低浓度蛋白的检测困难、蛋白质容易变性等难题。这也是为什么虽然检测蛋白十分重要,但工业化水平却远远不如基因检测。
除了技术方面的困难,现行的法规限制给高通量的蛋白芯片申报,也带来了一定的挑战。目前瑞博奥生产的蛋白芯片,既有用于科研及健康管理的产品,也有正在进行诊断试剂申报的产品。在审批的过程中,高通量的蛋白芯片,主要的困难是现行的法规要求对每一个指标单独进行验证,这给蛋白芯片的申报带来了极大的耗时及极高的成本,大大阻碍了蛋白芯片进入体外诊断领域。
此外,生物医药制品进出海关也是一件很棘手的事。由于生物医药制品特殊性,按照传统海关的检查方法,这些制品早就丧失活性,没有实际应用价值。
在产品销售上,瑞博奥也遇到了困难。黄若磐的蛋白质芯片在美国基本上是“皇帝的女儿不愁嫁”,卖到世界上60多个国家,只需要开几场新品发布会,等待订单就行了。“但在中国我们目前是依靠经销商,请他们帮我们销售。”
蛋白芯片技术未来的发展趋势
黄若磐预测,蛋白芯片技术未来的发展趋势是高含量,高通量,高灵敏度,自动化,快速化,实现对蛋白的全方位(蛋白组学)检测和在临床上的应用。
首先是要进一步提高检测通量,实现同时对~种人体蛋白的定量检测。
其次是提高检测蛋白的灵敏度,因为很多与生物活性,健康状态和疾病发生发展有关的蛋白,其表达水平极低,需要高灵敏的检测方法才能检测出来。目前很多蛋白芯片企业和瑞博奥一样,正在研发蛋白分子计数法,小分子信号增强法等一系列新的检测手段,黄若磐表示有望在未来的3~5年实现极低浓度蛋白分子的高灵敏检测。
第三是提高蛋白芯片的全自动化检测。为了推动蛋白芯片的广泛应用,尤其是在临床领域的应用,全自动的蛋白芯片检测分析系统是未来蛋白芯片发展的方向。瑞博奥已经开发出全新的自动蛋白芯片检测分析系统,未来会进一步对其进行完善和发展。
此外,未来还将利用蛋白芯片揭示生命,健康和长寿的奥秘,发现新的药物靶点,促进健康检测,临床诊断,防病治病的发展。
在这一代人身上,实现活到岁的目标
“活到岁”是黄若磐为之奋斗的目标,他表示也许在我们这一代人身上,就能实现这个愿望,而要实现这个愿望,需要从三个方面入手。
首先是要大力推广健康管理,全面提高公共卫生水平。众所周知,现代人长时间处于亚健康状态。亚健康状态与大量急慢性疾病,例如心脑血管疾病,呼吸系统疾病,糖尿病,肿瘤的发生密切相关。而这些疾病,正是目前提高平均寿命的重大障碍。通过推广健康管理,实时动态监测个人健康状态,早发现,早干预,减少重大疾病的发生,是实现健康长寿的重要一步。
第二个方面则是要大力推进精准医学。通过健康管理,我们只能减少,而不能杜绝重大疾病的发生。而推进以生物标记物为指导的精准治疗,能够有的放矢,提高治疗效果,减少治疗副作用。
第三个方面是通过利用蛋白芯片对生命奥秘、长寿和干细胞的研究,发现了一系列能延年益寿的关键蛋白因子,且在动物身上的研究,的确有明显的效果,相信通过今后进一步的研究,有望在人体上应用,活到岁可能不再只是个梦想。
END
本文刊登于《科技与金融》杂志年10月刊。