全球首個蛋白質“三甲醫院”上海迎升級：未來一天“智造”5000種蛋白質

7月26日，國家蛋白質科學研究（上海）設施迎來“十歲”生日。

在當天舉行的學術論壇上，蛋白質設施主任吳家睿介紹，作爲全球首個生命科學領域的綜合性大科學裝置，蛋白質設施在過去十年已成功建成蛋白質研究的綜合型“三甲醫院”，未來十年將向擁抱“AI+”，建設生命科學“數據生產力平臺”，實現蛋白質“智造”。

1.0版：全球首個蛋白質研究“三甲醫院”

坐落在上海張江的國家蛋白質科學研究（上海）設施，由國家發展改革委員會投資，隸屬於中國科學院上海高等研究院。

本世紀初，中國科學院院士饒子和富有遠見地向國家提出：“蛋白質研究也需要大科學設施。”2009年，在各方推動下，國家蛋白質設施北京、上海設施成功立項。

2010年12月26日開工建設，2015年7月28日通過國家驗收正式開放運行，成爲全球首個生命科學領域的綜合性大科學裝置。

吳家睿將蛋白質設施比作蛋白質研究的綜合型“三甲醫院”，能爲蛋白質這個生命大分子提供綜合性研究手段。目前，該設施擁有九大技術系統，建立了從蛋白質樣品製備、結構解析到功能研究的完整技術體系。

開放十年來，蛋白質設施已服務全國33個省級行政區的504家科研單位（含100多家科技企業），支撐超過2500個研究團隊、累計10萬餘人次用戶開展實驗研究。

迄今爲止，蛋白質設施支撐完成科研課題超1.34萬項，在原子空間尺度與毫秒時間尺度上深入解析蛋白質、核酸等關鍵生物大分子的結構與功能機制，發表高水平研究論文4000餘篇，其中《自然》《科學》《細胞》國際頂級期刊學術論文136篇。

着眼於生命科學的長遠發展，蛋白質設施與上海科技大學iHuman研究所、免疫化學研究所聯合建設“中國蛋白質結構數據庫”（PDBc）。2022年，PDBc正式加入國際蛋白質結構數據庫組織，成爲繼歐、美、日之後的全球第四個國家和地區成員，在世界蛋白質結構數據庫的版圖上點亮了中國地標。

目前，我國產出的結構生物學新數據佔到世界19%、亞洲65%，我國產出的實驗結構數據已實現近100%由PDBc審校註釋。

2.0版：“AI+”進軍“蛋白質智造”

“從多年前的一紙規劃至今，上海張江已經實現了大科學裝置集羣的跨越式發展。”饒子和對蛋白質的未來充滿期望，“蛋白質設施將在其中不斷升級，爲中國乃至人類的科學發展做出重要貢獻”。

當前生命科學研究正處從“靜態結構解析”邁向“動態功能建模”的關鍵轉型期，AI技術爲結構生物學帶來範式性躍遷。

面向“AI for Science”新時代，蛋白質設施正全面加速傳統實驗技術與AI技術的深度融合，打造支撐未來蛋白質科學發展的關鍵“底座”型科技基礎設施，營造從“結構認知”到“結構創造”的全新國家大科學設施新生態，夯實我國在生命科學與生物技術領域的全球競爭力。

目前，蛋白質預測神器“阿爾法摺疊”尚無法對蛋白質的動態結構進行預測。吳家睿介紹，蛋白質設施正系統佈局蛋白質動態結構研究平臺建設，同時引入AI驅動的模擬計算與構象預測技術，推進功能蛋白質動態結構的多尺度、多時間點計算模擬能力，推動中國蛋白質研究“彎道超車”。

近期，蛋白質設施與上海思朗萬維計算技術有限公司共建“AI蛋白質智造聯合實驗室”，引入國產自主可控的高性能分子動力學模擬計算平臺，並與蛋白質設施九大技術系統協同升級，形成“AI建模+實驗驗證+動態結構還原”的融合式研究新範式。

“AI+生物”在合成生物學領域最爲活躍，蛋白質設施也在積極佈局“蛋白質智造”。目前，蛋白質設施將對PDBc數據庫與計算框架進行升級，並攜手康碼（上海）生物科技有限公司，聯合打造全球首個高通量的從DNA到蛋白質的“蛋白質體外無細胞合成”智造裝置。

吳家睿介紹，蛋白質設施將努力建設蛋白質智造的“閉環”，實現一天“智造”5000種人工設計出的蛋白質。未來十年，蛋白質設施將從蛋白質研究“三甲醫院”的1.0版，向生命科學“數據生產力平臺”的2.0版前行。