Olink韦利峰| 以蛋白质驱动精准医学,描绘人类蛋白质组疾病图谱

发表时间:2021-11-25 17:28

2010年,在人类基因组计划(HGP)完成7年之时,一项针对基因编码产物蛋白质进行系统而深入研究的国际性科技工程——人类蛋白质组计划(HPP)提上日程,并快速推进。


中国科学家对蛋白质组学的研究其实早已开始,未曾停步。2014年,中国人类蛋白质组计划(CNHPP)正式启动。经过多年努力,中国在蛋白质组研究领域交出了一份漂亮的答卷,成功构建了国际上规模最大的人类第一个器官(肝脏)蛋白质组图谱及数据库,相关成果已发表于国际顶刊如《科学》、《自然》上,得到了学术界高度评价。可以说,中国的蛋白质组学研究正走在世界前列。

放眼世界,研究蛋白质的企业不在少数。其中,成立于2004年的瑞典企业Olink Proteomics(中文名“欧邻科”,在华子公司全称欧邻科生物科技(上海)有限公司)几乎与“后基因时代”的蛋白质组学同步成长,受到行业瞩目。

2021年3月,欧邻科在纳斯达克上市(股票代码:OLK),再度打响了以提升肿瘤等疾病防诊治水平为主要目的之一的蛋白质组学的名声。近年来,基因组学、蛋白质组学、转录组学、代谢组学和表观组学等多个组学整合分析的研究新思路也引发了一波关注热潮。

《癌症早筛KOL100》系列专访

第 40 期



近日,《癌症早筛KOL100》栏目专访了欧邻科中国区总经理韦利峰先生,就蛋白质组学的发展现状以及欧邻科推动蛋白质产业发展的重要举措进行深入的了解。

从「中心法则」起步,
探索蛋白质组学之路

生物体的遗传信息从DNA流向RNA,再流向蛋白质,蛋白质调控着基因的表达。2020年,科学家们绘制出了人类蛋白质组学的第一个序列草图,标志着人类蛋白质组草图绘制取得了里程碑成果。

中心法则,图源:网络


韦利峰及其团队表示,蛋白质处于中心法则的下游,是生命活动的最终执行者,其在生命及疾病发生/发展过程中的意义不言而喻。因此,如同人类基因图谱的重大意义,对人类蛋白质组进行系统性研究势在必行。

作为蛋白质组学研究领域的佼佼者,欧邻科并非一开始就聚焦于蛋白质组学。韦利峰表示,欧邻科的蛋白质技术最早是由瑞典乌普萨拉大学分子医学的Ulf Landegren教授团队发明的一项新的蛋白质分析技术 PLA(Proximity Ligation Assay,邻位连接分析技术)转化而来。可以说,Ulf教授是欧邻科的技术创始人。经过多年发展,欧邻科开发了现有的蛋白质组学技术。在2016年,欧邻科将公司原名Olink Bioscience更改为 Olink Proteomics,并明确了欧邻科走蛋白质组学研究的道路,围绕创新的蛋白质组学方法,进行转化医学科研和落地。

谈及Ulf教授,韦利峰还介绍了欧邻科的一些团队骨干。Jon Heimer先生是欧邻科CEO,是生物技术行业的资深人士,具有丰富的商业运营经验。Carl Raimond先生去年加入欧邻科并担任CCO,曾在多家大型生命科学公司担任SVP等高管职位。Ida Grundberg是欧邻科CSO,作为Ulf教授的博士生,她对蛋白质组学底层技术非常熟稔。欧邻科的人才团队囊括多个学科,包括经济学、管理学、分子医学、生物学等,是一支复合型精英团队。

深思熟虑,
进军中国蛋白质组学市场

韦利峰介绍,欧邻科从2013年开发新一代蛋白质组学方法,到2016年确定剥离其他业务、专注于蛋白质组学,一路稳扎稳打,先后开拓欧洲和北美市场,并于其后短短两三年时间内在美国市场取得了重大突破和进展。接下来,欧邻科打算开拓具有巨大潜力的亚洲市场。

于是,2020年疫情期间,欧邻科正式进军中国市场,扎根中国本土。同年,韦利峰加入欧邻科并担任中国区总经理,并在上海迅速组建团队,领导和加速欧邻科在中国蛋白质组学领域的事业发展。

谈及欧邻科对中国市场的选择,韦利峰在言语间流露出自己作为中国人的喜悦之情。韦利峰表示,欧邻科作出此番抉择,不仅考虑到中国的蛋白质组学市场体量未来可能会与美国相当,在精准医学领域发展潜力巨大;更重要的是看到了中国在与世界共同抗疫中所表现出的“以人为本”的人文关怀和高度负责的行动决策,这与欧邻科的发展理念和战略一致。韦利峰本人也在这个契机下,基于自身对新一代蛋白质组学的考量和洞察,决定出任中国区总经理一职。

我国蛋白质组学的机遇与挑战

从全球生命科学发展的局面来看,人类基因组计划的完成让遗传信息可“读”。基于NGS的基因测序技术正蓬勃发展,赋能读取更大通量的遗传信息。

韦利峰认为,相较于基因组学、转录组学和代谢组学等其他组学,尤其是基因组学的迅速发展,蛋白质组学在近一两个世纪以来科研与临床转化发展比较缓慢,尚未完全进入数字化时代。但正由于测序技术的进步,基于NGS的基因测序技术开始为蛋白质组学注入新的研发动力,推动蛋白质组学的发展。

NGS测序“利器”让欧邻科基于DNA标记的数字化、创新型蛋白质组学方法开始越来越多地被业界所接受并广泛应用。韦利峰指出,随着NGS测序技术的发展,测序成本大幅下降,高通量、高特异性检测蛋白标志物成为了现实。而且,蛋白质组学发展良好,并有攀升趋势。

左边握着测序技术的“利器”,右边簇拥着对蛋白质发展起关键作用的“良才”。我国以中国科学院院士贺福初为代表的一批优秀质谱专家,牵头发起中国人类蛋白质组计划,运用基于质谱的蛋白质组学研究人类组织样本的疾病分子分型,绘制起人类蛋白质组生理和病理精细图谱。如已报道的“人类第一个器官(肝脏)蛋白质组图谱及数据库”。

较其他国家不同,中国人口基数大、人口众多,应用市场容量可观,也为新一代蛋白质组学驱动精准医学的进一步发展带来了机遇。其次,中国以人为本的理念深入人心,个体化治疗、靶向治疗、精确治疗等新的治疗手段和治疗思路大量涌现,掀起以“蛋白质组学驱动的精准医学”的新热潮。

蛋白质组学的发展也存在一定挑战。韦利峰坦承,类似于IT行业的芯片,国内对于蛋白质组学的底层技术开发,尚未达到成熟和领先的发展阶段,但也在飞速进步中。

以人类血浆样本的蛋白质检测为例,当中往往有许多高丰度的非生物标志物的蛋白质(比如,白蛋白等几种高丰度蛋白占了血浆中总蛋白质量的90%以上)。而肿瘤生物标志物多为低丰度蛋白质。因此,对使用质谱进行蛋白质检测提出了严峻挑战——复杂的样本前处理,使得质谱检测的灵敏度和重复性无法兼顾,很难满足血浆中蛋白标志物的规模化检测。对此,欧邻科保持创新精神,推出了Olink™ Target 48到96、Olink™Explore 384到3072等蛋白标志物Panels,进而通过这些Panels赋能研发人员,通过1-6μl体液精准检测48-3072种蛋白质,更充分地发现和理解实时生物学。

与肿瘤早筛企业合作,
找准肿瘤标志物、创新药物靶点

“十三五”期间,创新药热度骤升。我国高度重视医药创新,陆续出台《“十三五”国家科技创新规划》多部政策法规,不断优化创新药物的政策环境。2019年末新冠疫情爆发以来,生物医药行业,特别是疫苗、肿瘤创新药、快速检测等细分领域受到广泛关注,并蓬勃发展。

蛋白质是新药研发的重要靶点,与肿瘤等重大疾病的发生密切相关。The Binding Database官网显示,截至10月5日,该数据库涵盖了超过8600个已知或潜在的蛋白质靶点信息,目前还在更新中。可以看到,新药研发浪潮频涌,蛋白质药物靶点的研究热度不减。越来越多药物靶点被发现,使用创新蛋白质组学分析方法进行药物研发的例子也层出不穷。(注:The Binding Database是一个主要关注药物靶点蛋白质与类药小分子相互作用的数据库)

另外,欧邻科还通过提供高通量的蛋白质组学数据、清晰的疾病驱动通路,揭示遗传变异和与预后相关的蛋白质标志物的联系,从而指导药物开发。

韦利峰分享了一个例子。去年12月,欧邻科与世界上最大的生物医学数据库——英国生物样本库一起,联合十家头部药企启动了全球最大血液蛋白组研究(现已扩展到13家企业)。研究中,英国生物样本库将采用Olink™Explore 3072平台对超5万人参与的蛋白组学项目进行系统研究,提升对血浆样本的检测能力,并通过血浆蛋白质数据研究遗传变异与蛋白质水平之间的关联。

创新药物靶点”、“生物标志物”,这是韦利峰在分享时反复提及的两个关键词。欧邻科也将自己定位为一个先进蛋白质技术手段的发明者、赋能方,通过采用与疾病(如肿瘤)早筛药物研发等企业、学术机构合作的商业模式,提供蛋白质检测技术和服务指导,推动蛋白质组学的临床转化。

比如,2021年,上海瑞金医院借助欧邻科的血浆蛋白组学等多组学技术方法进行新冠病毒研究,并在《Cell Research》上发表了高达25分IF的论文。该研究发现了用于区别潜伏期和持久无症状感染者的蛋白生物标志物,为更早期发现新冠肺炎感染者并进行及时干预提供了理论支持。

韦利峰还表示,目前,制药领域全球前二十的药企中尚未出现中国企业。但如今我国政策利好,国内创新药市场规模逐年扩大。他希望在不久的将来,中国企业能够进入全球前二十,甚至前十。这需要真正做到源头创新,而不是Fast-follow或者Me-too(甚至Me-worse),不是继续停留在仿制药时代。欧邻科也将继续保持自身优势,助力中国创新药First-in-Class这一愿景早日实现。

新一代「血浆蛋白组学」
赋能疾病早筛进入多组学时代

此前的组学研究多为单个组学,或可能是同一批样本平行做代谢组、蛋白质组等多组学的检测,未将数据有机整合的“平行多组学”。组学研究提供了非常直白的科学证据,但信息难免有缺失,存在片面性,正如古诗所言“横看成岭侧成峰”。

韦利峰表示,以基因组学研究精准医学,可以清楚阐明基因和某些疾病的关联性;但相关≠因果,“关联性研究能够知道what,但是很难回答so what,即后面到底该怎么办”的问题。出现新一代蛋白质组学方法后,有了可与基因组学信息互补的高通量蛋白质数据,使得“基因、蛋白质和疾病之间可以进一步建立因果关系”。这个“三角关系”将疾病/表型、基因组数据、蛋白质组数据,通过孟德尔随机化等生信算法得到“因果关系”,数据从相关性一下子跃迁到因果性,三者的关系图谱更为清晰,暂且定义为“整合型多组学”。

在这个解析“基因-蛋白-疾病表型”因果关系过程中,欧邻科扮演了不可忽视的角色。如,由大型药企辉瑞牵头发起的SCALLOP联盟——一个全球范围pQTL研究合作组织,通过队列研究发现新的药物靶点。目前,已有来自28个机构的33个PI参与和使用欧邻科的蛋白质组学检测技术,以发现和跟踪与蛋白质遗传关联的药物靶点。(注:pQTL指蛋白数量性状位点,即一些能够控制如身高基因等数量性状基因表达水平的位点,研究基因型与蛋白表达的相关性)

鉴定致病性蛋白质标志物
图源:SCALLOP官网

同时,蛋白质检测样本来源于血浆等体液,无创、易获得,非常适用于疾病早筛。而欧邻科的新一代蛋白质组学PEA技术平台,既有基因组学的高通量,保留了蛋白/抗原识别的特异性,又克服了低丰度检测的局限,可对疾病早筛相关的蛋白生物标志物进行多重、灵敏、高通量的检测

“我们非常期待与肿瘤早筛公司,或伴随诊断、辅助诊断试剂开发的企业伙伴一起合作。”韦利峰表示,欧邻科围绕疾病早筛的细分市场也有相当大的战略布局,有望在体液蛋白质组学的新赛道开辟出一番天地,推进合作伙伴的研发工作。

总而言之,在全球都越来越重视健康的大环境下,韦利峰表示,围绕早筛早诊领域的合作,尤其在中国重视推进精准医学的背景下,“未来欧邻科将深耕本地,不断发展、壮大团队,和业内同仁构建生态圈,共同推进中国精准医学的临床转化。”

“在多个组学上,大家各司其职。还有很重要的一点是,把多组学数据有机地整合起来,使其更有用武之地,通过精准蛋白组学,实现精准医学,从而造福人类。”韦利峰补充道。

Olink Proteomics

(纳斯达克代码:OLK)


Olink Proteomics创立于瑞典乌普萨拉,致力于突破蛋白检测在“多重能力/特异性”、“灵敏度”和“检测通量”等方面的综合瓶颈,进而实现超灵敏多重蛋白标志物检测、无偏靶向蛋白质组学和精准蛋白组学,以帮助蛋白标志物的发现、药物研发、转化医学、以及让“多组学整合”真正切实可行。


具体来说,我们基于专利PEA技术,秉承严谨和透明的科学精神,开发并充分验证了一系列开创性的Olink Panel。


这些Panel可赋能科学家,通过在1-6µl体液中精确检测48-3072种生物标志物,更加充分地理解实时生物学。从而,借助多组学发现pQTL等创新药物靶点;筛选更好的疾病预测和预后标志物;理解药物作用的MoA, Safety, PK, PD, Dose;拓展已上市药物的适应症;开发伴随诊断;加速药物研发进程,降低药物研发成本;同时促进从临床科研到临床应用的转化;提高肿瘤等疾病早筛方法的灵敏度和特异性,并最终达致精准医学。


Olink现已覆盖100%主要信号通路,实现生物学意义上的超灵敏无偏靶向蛋白组学(兼容各种样本类型,对传统方法无法胜任的血浆血清等体液样本尤其适用)。




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