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管制新规下,尿液蛋白质组学面临挑战
研发家 | 2025-03-19
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不久前,美国商务部产业和安全局(BIS)《出口管理条例》发布出口管制规定(EAR)修改。未经许可,任何公司或个人禁止向中国和其他国家出口高参数流式细胞仪和特定质谱设备,新的出口管制规定。

相关控制设备可以生成大量高质量的生物数据,主要用于促进人工智能和生物设计工具的开发。事实上,除了人工智能和生物设计工具之外,限制相关设备出口的影响也可能影响尿液蛋白组学的研究。这引起了北京师范大学生命科学学院教授、人类蛋白组组织尿蛋白组行动计划主席高友鹤的关注。

多年来,高友鹤一直专注于尿液蛋白组学的研究。尿液中的蛋白质变化作为一种生物样本,可以比血液更早地反映疾病的迹象,在早期诊断癌症、糖尿病、心脑血管疾病等重大疾病方面表现出巨大的潜力。他认为,相关禁令可能会影响研究领域的发展。

“时间竞赛”的早期诊断

时间就是生命,在医学诊断中。

早期诊断可以有效遏制疾病的发展,为患者赢得治疗时间。目前,虽然主流的血液检测技术可以通过蛋白质分析发现异常,但其固有的生物特性导致了“短板”。

人体血液中有一种稳定的机制。通过一系列复杂的调整措施,身体可以保持血液的各种成分、物理和化学性质以及血液循环系统处于相对稳定的状态。在稳定机制的作用下,人体可能会保持“一切正常”的假象,掩盖早期疾病的信号。

所以,当常规检测发现血液指标异常时,疾病的发展往往会错过最佳的治疗时机。

在这种背景下,寻找一种能够更早预警疾病的生物样本,已成为相关医学领域的一个重要课题。

早在20多年前,高友鹤就注意到,除了血液,人体还有一种与疾病相关的变化——尿液,可以更早、更小、更多。

与血液相比,尿液可以更早地捕捉到疾病的“线索”。尿液作为人体代谢产物的“聚集站”,含有大量与疾病相关的蛋白质,其变化可能比血液早几个月甚至几年。

经过多年的努力,高友鹤和他的团队在肝纤维化、肺纤维化、肿瘤、阿尔茨海默病等几十种疾病模型和各种器官疾病的研究中取得了突破。例如,在肝纤维化模型中,尿液标志物比血液检测提前6个月预警疾病。阿尔茨海默病的尿液蛋白异常甚至出现在认知功能衰退前两年。

在人类早期疾病诊断中,通过发现各种疾病对应的尿液标志物及其变化规律,证明了尿液标志物研究的有效性。

从“中国尿计划”到“世界尿计划”

高友鹤强调:“尿液研究不仅仅是一个科学问题,它直接关系到人们的健康。

通过尿液分析,研究人员可以更早地发现疾病的迹象,甚至在症状出现之前进行干预,这对提高患者的生存率具有重要意义。

2001年,高友鹤从美国回到中国,开始在中国进行蛋白质组学研究。当时,血液蛋白组学是世界上最受欢迎的研究领域。他意识到血液中的变化不能满足早期诊断的需要,所以他开始关注尿液中的蛋白质组研究。

高友鹤面临的首要任务是如何从尿液中发现和确认疾病信号。他把两组动物放在同一个环境中,其中一组作为疾病的研究对象,从确定动物生病的时间开始,关注疾病的发展,记录尿液中标志物的变化,与另一组健康动物的尿液标志物进行比较,最终发现尿液确实能反映疾病早期的微小变化。

通过大量的动物实验,他发现几乎所有的疾病都可以在尿液中找到早期迹象,尤其是糖尿病、肿瘤、心脑血管疾病、阿尔茨海默病等重大疾病。

这就是说,尿液作为一种生物样本,在医学诊断领域具有很大的潜力。

尿液的收集和分析是当前尿液研究推广过程中的一个难点。“如果我们通过尿液来研究人体的疾病,我们需要从个人健康状况开始,直到疾病的诊断和治疗,并不断收集和分析。”高友鹤表示,每个研究对象的尿样需要连续保存几年,并不断进行比较研究,通过其变化辅助医疗诊断。

为此,高友鹤团队开发了一种新的方法:通过真空干燥技术浓缩和储存尿液中的蛋白质,大大简化了样品的储存和分析难度。

然而,尿液样本库的支持和分析也需要尿液样本库的收集和分析。目前,血液和肿瘤组织是世界上主要的生物样本库,尿液样本库相对较少。要建立尿样数据库,就要跨机构甚至跨境合作。

此前,包括高友鹤在内的100多名学者联合发起了“中国尿液计划”,希望吸引更多业内人士参与其中,促进尿液研究的发展。“中国尿液计划”的发展也引起了国际科学界的关注。

高友鹤作为“尿液计划”的最早倡议者之一,与一些国际学者合作,呼吁“世界尿液计划”的启动,希望在全球范围内建立尿液蛋白组数据库,开展相关研究,为早期疾病诊断提供更丰富的科学依据。

但是不久前美国商务部的出口管制规定,可能会对尿液研究的发展和尿液计划的推进产生不利影响。

“虽然不能直接断言这一禁令的目的是阻碍蛋白质组学研究,但纳入控制范围的质谱仪可能包括分析尿液蛋白组研究的重要工具。”高友鹤表示,“这一禁令的实施可能会对相关领域产生很大影响。”

长期挑战在禁令背后的长期挑战

虽然需要进一步观察新规定的具体影响,但高友鹤认为,禁令的影响可能不仅仅是相关仪器的采购问题,“我们应该看到背后更深层次的挑战”。

美国商务部工业和安全局认为,高参数流式细胞仪和液相色谱质谱仪可以用于健康、气候变化、能源、食品和农业领域的创新解决方案,也可能涉及与美国国家安全相关的研究和开发,包括大量高质量的生物数据的生成,这些数据有被滥用的风险。

“禁令的影响是长期的。”高友鹤指出,例如,谁来保证中国已经投入使用的质谱仪的售后服务?如何保证我们使用相关仪器进行数据分析的安全性?在这种背景下,我们必须发展国内设备和技术,促进相关研究的发展,以确保我们与国际先进水平的差距不会扩大。“在国际竞争激烈的情况下,任何情况都可能发生。”

现在,中低端国产质谱仪已经完成了进口替代,但是在高端设备方面仍然存在着国际差距。

“尿液研究也面临资金和政策支持不足的问题。”高友鹤表示,尿液研究和相关计划需要收集和分析大量样本,但国内尚未建立专项补贴机制。因此,更多的科研和医疗机构应尽快布局,共同推动尿液成为疾病早期诊断的关键样本,通过政策引导、技术攻坚和开放合作,开辟提高公共健康水平的新途径。

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