在当今科技迅猛发展的时代，生物技术无疑成为了全球科技竞争的制高点。蛋白质组学作为一项前沿且关键的技术，已成为国际科技竞争的焦点。尤其是在美国对中国实施生物技术领域的多项限制中，用于 Top-Down 蛋白质组学分析的液相色谱质谱仪的出口管制，给全球生物技术产业带来了诸多挑战和不确定性。
在此背景下，仪器信息网特别策划直播节目《仪咖说》之“对华出口管制，为何是蛋白质组学？”，活动邀请到中山大学药学院李惠琳教授、浙江大学化学系周默为研究员、湖南大学岳磊教授以及皖仪科技先进技术研究院张鑫院长。与领域专家深入探讨了为何蛋白质组学特别是 Top-Down 技术成为对华出口管制的重点？这些限制将如何影响我国蛋白质组学技术发展与产业布局？本文为直播活动的精彩内容集锦，以飨读者。
▍Top-Down蛋白组学为何如此重要？
蛋白组学，作为深入探究细胞和生物体内所有蛋白质的整体特性、功能及相互作用的尖端学科，已然成为生物学和医学研究领域的核心支柱。蛋白质，不仅是构筑细胞结构的基石，更是参与信号传导、代谢反应、免疫应答以及基因表达调控等几乎全部生物过程的关键因子。因此，对蛋白质的全面而深入的理解，无疑是揭示生物体内复杂机理、发现疾病标志物、推进药物设计与靶点筛选，以及开发创新治疗方法的重要基础。
蛋白组学分析的传统方法主要依赖于Bottom-Up技术，即通过酶解将蛋白质分解为肽段后进行质谱分析。然而，这一方法在分析大分子蛋白质、蛋白质复合物及翻译后修饰等方面存在一定局限，难以满足深度解析复杂蛋白质结构、功能及相互作用的迫切需求。相对而言，Top-Down分析技术不需要蛋白质的酶解过程，直接分析完整的蛋白质。这种方法能够保留蛋白质的完整结构和信息，尤其对于蛋白质的翻译后修饰、剪接变异以及蛋白质亚型的分析有着无可替代的优势。
更重要的是，Top-Down分析能够提供比传统方法更为精确的蛋白质质量和序列信息，这对于深入理解蛋白质在细胞内的具体功能及其与其他分子的交互作用至关重要。此外，Top-Down技术对质谱仪的分辨率和灵敏度提出了更高要求，这不仅是对现有技术的挑战，更是推动了质谱技术领域的持续创新和发展。随着技术的不断进步，Top-Down蛋白组学有望在未来实现更为广泛和深入的应用。然而，当前国内从事Top-Down蛋白质组学研究的团队相对稀缺，人才储备亟待加强。直播中多位专家热切呼吁更多有志之士加入这一前沿领域，同时期待相关仪器制造和操作人才的涌现。为了推动这一领域的快速发展，也希望获得更多政策层面的支持和鼓励。
▍对华禁令是利好信号？
“专注于自身领域的引领性创新，解决核心问题才能摆脱对外依赖，避免受制于人。”
——中山大学 李惠琳教授
研究大分子蛋白质的技术和仪器发展仍面临诸多瓶颈。Top-Down 技术的研究，从最初的技术挑战到商业化质谱仪的不断改进，是科研需求推动技术发展的过程。例如，头部进口企业的商业化质谱仪，有时需进行适配性改装以满足 Top-Down 技术的高精度需求。
当前，针对大分子蛋白的质谱分析，存在以下技术难点：
离子化效率低：完整蛋白分子较大，离子化过程困难，需使用表面活性剂等试剂维持蛋白活性，但这些试剂与质谱设备的兼容性较差。
离子传输受限：大分子蛋白的分子量往往高达几十万甚至上百万，如何高效传输到飞行时间质谱（TOF）、Orbitrap或FT-ICR等质量分析器中仍未完全解决。
质量分析挑战：尽管飞行时间质谱理论上可分析大分子蛋白，但数据采集与处理的复杂性增加了实际分析难度，那么该如何深度挖掘信息，使数据得到充分释义？
另外，针对自主研发的高分辨质谱仪器来说，在部分关键零部件上，国内对进口设备仍有较大依赖，如检测器、高速采集卡及部分专用软件。同时，高端质谱仪的维护与耗材通常较封闭，也成为限制国产化发展的重要因素。
尽管国内企业如皖仪、禾信、谱育等在小分子质谱技术上已取得突破，但在大分子领域尚有差距。国外技术虽然领先，但在Top-Down领域同样未完全成熟，适用于大分子蛋白分析的设备屈指可数。以此说明，无论是国内还是国际厂商，均需与科研人员密切合作，共同应对研究中的实际挑战。所以，不管是仪器技术还是科研，这些挑战背后都蕴藏着巨大的机遇。如果相关问题能够通过协作得到解决，必将带来重大的突破，不仅能推动国内蛋白质组学的发展，也会对全球科学进步产生深远的影响。
▍未来方向：攻克技术难关，实现自主创新
掌握技术是创新的前提，只有牢牢掌握核心技术，才能实现持续发展。技术的突破是一个长期且循序渐进的过程，尤其是在大分子蛋白质研究领域，目前的重点集中在离子化、离子传输及质量分析三大核心技术难关。未来的努力方向主要包括以下几方面：
自主研发核心技术：随着各种新型离子源技术的涌现，如直接电离离子源和电子捕获解离（ECD），研究复杂生物分子变得更加可行。集中力量突破大分子质谱的技术瓶颈，尤其是在高效离子化和精准质量分析方面，是当前最关键的任务。通过补齐核心短板，可以逐步减少对国外设备的依赖。
加强团队合作：蛋白质组学研究具有高度协作性，不同研究目标对仪器的需求各不相同。特别是在大蛋白复合物的分析中，对仪器性能提出了更高要求。因此，仪器研发团队和应用科学家需要紧密合作，推动研究数据的获取、仪器性能的优化，以及分析技术的进一步发展。
政策与资金支持：在技术攻关的同时，还需加强政策引导，为国产高端质谱仪器的研发和产业化提供支持。此外，充足的资金投入能够保障科研团队专注于技术创新，为行业发展奠定坚实基础。
深入探索动态研究与交互分析：蛋白质不仅在结构层面至关重要，还需要在分子间的相互作用中发挥功能。当前国内在这一层面已具备初步能力，但尚未达到精细化研究的水平。未来需要从分子互作的动态研究入手，通过结合 AI 技术进行蛋白结构预测、动态交互分析和功能模拟。这种动态性研究是未来的核心方向，也是提升研究深度的重要途径。
建立标准和数据共享模式：目前，国内在蛋白质组学研究中的标准化和数据共享机制仍较为薄弱，对国外数据库依赖性较高。未来应致力于建立本土化的数据标准与开放模式，为科研人员提供更加高效和可靠的数据支持，减少国际依赖，提升自主能力。
从离子化技术的研发到动态交互研究的推进，从团队协作到政策支持，各个环节都环环相扣，构成蛋白质组学发展的完整链条。其作为推动生命科学和生物医药产业的重要引擎，在全球竞争与协作中面临着挑战与机遇并存的局面。国产质谱仪器虽处“黎明前的黑暗”，但在基础技术积累、供应链配套及工程能力方面已迎来突破契机。通过自主创新与合作，我国蛋白质组学发展或将迈向新高度，不仅为科学探索提供新方法，也将为全球生物技术产业注入新活力。