临床系统生物学与蛋白质组学
课题组长姓名: 曾嵘教授 研究员 博士生导师, PhD, 教授
职务: 上海临床研究中心临床系统生物学平台主任/国家蛋白质科学研究(上海)设施副主任
所在院所: 上海临床研究中心、生命科学与技术学院
荣誉称号: 教育经历:
博士后及工作经历:
课题组简介 研究方向:
临床系统生物学,定量蛋白质组学,蛋白质动态行为
研究内容:
I think the [21st] century will be the century of complexity - Stephen Hawking
我认为[21世纪]将是复杂性的世纪。 - 史蒂芬·霍金
在所有复杂体系中,生命体系无疑是最复杂的之一,而基于还原论的现代生物学,对生命复杂性没有充分认识,更缺乏相应的技术来揭示生命运行的复杂表现。基于系统生物学的策略和方法,将提供更完善更动态的研究路径,重构对复杂生命运行和复杂疾病规律的理解框架。 我们研究组的工作始终以蛋白质动态研究为核心,在蛋白质动态研究新技术研发,临床系统生物学研究与应用,生命复杂体系基本问题探索三方面齐头并进,相辅相成。 1. 我们聚焦于发展定量蛋白质组学和蛋白质动态研究新技术,目前与国家蛋白质科学研究(上海)设施共建实验室,发展创新技术,结合组学策略与人工智能,深度解析蛋白质-小分子,蛋白质-蛋白质复杂网络的动态行为。 2. 依托上海临床研究中心,我们致力于打造临床系统生物学平台。以定量蛋白质组网络为核心,通过采集和分析大人群生物分子定量数据,构建个性化动态分子网络,开发生物分子网络大数据和智能分析系统,为疾病诊疗提供全面精准支持。 3. 大量基于人群数据的产出和挖掘,一定会产生传统生物医学研究无法呈现的内容和多样性,同时也提出一系列基本问题。我们将对生命复杂体系和分子网络的一些理论问题保持持续关注和探索。
研究成果展示作为我国最早从事蛋白质组学和系统生物学的团队之一,我们研究组长期聚焦于发展定量蛋白质组学方法,建立了我国最早的基于质谱技术的蛋白质组研究平台,支撑了一系列高水平研究工作,进而致力于发展系统生物学这一新兴前沿学科。近年来,研究组与临床紧密结合,在癌症,糖尿病及代谢性,泛血管等疾病的临床系统生物学多组学方面取得一系列成果。目前相关研究已发表论文超过200篇,总引用超过12,000次,H-index超过60。研究组在人才培养方面也卓有成效,已培养博士和硕士超过60名,其中不乏当前学术界和工业界的新星。
代表性工作: 1. 定量蛋白质组学和蛋白质动态研究新技术研发 基于干湿实验结合的研究模式, 我们发展了多酶一体的基于质谱技术高覆盖蛋白质分析方法(Anal Chem,2020),开发了基于特征峰的蛋白质质谱谱图解析软件和非色谱依赖的质谱分析流程(JPR,2021,2023)。基于时间序列的血浆蛋白质-代谢网络作为系统特征,我们发现了代谢手术的独特治疗轨迹 (EBioMedicine, 2018)。研究组创新地将蛋白质组和脂质组的关联度作为评价HDL质量的指标 (JMCB,2022)。2025年,研究组报道了新的Pan-SAP方法及其发现 (Cell Genomics,2025),基于质谱技术和新数据分析策略发现了单氨基酸多态性导致的蛋白质变体种类和丰度变化。
2. 临床系统生物学研究与应用 在肿瘤研究方面,研究组发表了“Integrated Omics of Metastatic Colorectal Cancer”的论文 (Cancer Cell,2020),整合系统生物学理论,组学分析技术和临床基础,完成了首个中国人结直肠癌转移相关的多组学整合图谱,提出了转移性结直肠癌分子分型与个性化治疗新策略。研究组整合临床样本蛋白质组,转录组和表观遗传数据,解析了肺癌相关蛋白质DDX56对靶基因 WNT2B 的抑制调控机制(Mol Cancer,2021)。研究组还开发了脂质组学方法,合作研究首次在人群队列中发现最多种类的鞘脂可显著增加未来2型糖尿病的发病风险 (Plos Med, 2020),还通过合作研究发现了与膳食模式脂质特征谱关联的食物组分及其对糖尿病风险因素改善的潜在作用 (Diabetes Care, 2023)。目前研究组正在针对疾病相关大人群进行多组学深度分析。
3. 生命复杂体系基本问题探索 生命体内有各种各样行使不同功能的蛋白质种类,传统观点把体内每一种蛋白质视为由单一氨基酸序列组成。但情况并非如此简单。早在2011年,曾嵘课题组与吴家睿课题组就合作发表研究工作 (JMCB, 2011,2014),提出了在蛋白质的氨基酸序列中,存在着由单核苷酸多态性(SNP)等导致的单氨基酸多态性(single amino-acid polymorphism,SAP);SAP导致一种蛋白质可衍生出多种变体,这些蛋白质变体的序列和丰度决定了一种蛋白质的总构成及其行为,进而形成蛋白质多态性,并与生理性状和疾病发生发展高度相关。但这一问题在经典蛋白质组研究中很少触及。2025年,研究组报道了新的Pan-SAP方法及其发现 (Cell Genomics,2025),探寻了隐藏于人群蛋白质组数据中的“暗质量”,定性定量蛋白质多态性,并将其与认知和衰老表型进行关联分析。基于此,我们将进一步构建更高覆盖的研究体系,进而从复杂性角度揭示生命运行的底层逻辑。 代表性论文(*第一作者,#通讯作者)
专著蛋白质化学与蛋白质组学,夏其昌,曾嵘 编著,2004,科学出版社 专利项目
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