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图为蛋白质科学研究（上海）设施核磁共振分析系统。

生活中的乌云总是不期而至。一名正值花季的美国女孩，突然被告知患上了一种非常难治的癌症。基因检测结果显示，她所患癌症的亚型发生率极低。

在患同一大类癌症的人群中，只有2%的人所患亚型和她一样。荣幸的是，针对这一亚型恰好有一种特效药。经过不到 个月的治疗，她康复了。

国家蛋白质科学中心 上海（筹）主任雷鸣用这个真实的案例，向笔者生动阐释了的未来图景。但并非所有的癌症患者都和那位女孩一样荣幸。在人类通往精准的道路上，蛋白质科学研究将扮演甚么角色？身为国家大科学工程之一的蛋白质科学研究（上海）设施（以下简称 上海设施 ）对推动蛋白质科学研究将起到怎样的作用？

为回答这些问题，笔者近日走进国家蛋白质科学中心 上海（筹）1探究竟。

不容小觑的 仪器集群

和以往走进的国家大科学工程相比，上海设施没能在视觉上给人造成强大冲击。

我们这里主要是一些体量相对较小的生命科学研究的仪器集群，以至于在立项之初，是否将上海设施列入大科学工程都存在争议。 雷鸣说道。

可别小瞧这里的 仪器集群 。上海设施自2014年5月试运行以来，前来参观的10多位诺贝尔奖得主和其他国际知名专家对设备的先进性纷纷 点赞 。

雷鸣回想道，十多年前，我国在蛋白质科学研究领域虽然已获得一批到达国际一流水平的研究成果，但整体上仍落后于国际先进水平。科研基础设施建设滞后，是制约蛋白质科学发展的关键因素。

在科学家们的不懈努力下，蛋白质科学研究设施国家重大科技基础设施项目于2008年被批准立项，成为我国生命科学领域第一个大科学工程项目。蛋白质科学研究设施分为上海和北京两部分，上海设施以建设蛋白质结构解析能力为主。

围绕从生物体的空间尺度和生命进程的时间尺度来研究蛋白质，上海设施构建了由规模化蛋白质制备系统、蛋白质晶体结构分析系统、核磁分析系统、集成化电镜分析系统、蛋白质动态分析系统、质谱分析系统、复合激光显微成像系统、份子影象系统和数据库与计算分析系统组成的9大技术系统，具备规模化蛋白质制备、多尺度结构分析、多层次动态研究、修饰与相互作用分析和数据库与计算分析5大能力。

史蒂夫 哈里森是雷鸣在哈佛大学读博士时的导师。参观上海设施后，史蒂夫感觉非常震撼，对雷鸣很年轻就有机会参与如此重大的项目表示赞美和羡慕。收获羡慕之余，雷鸣屡次被问道： 在如此先进的科研平台上，你们能做出哪些世界一流的工作来？

独一无二的蛋白质 智能工厂

每一个蛋白质就像一个人一样，有自己的脾气秉性。要把它研究透彻，需要时间。

上世纪六七十年代有句话叫 one protein，one career ，意为一个教授一辈子只能研究透一个蛋白质。 我主要研究端粒，从评上教授到现在，也只解析了数十个蛋白质的结构。 雷鸣说道。

要摸清蛋白质的 脾气 ，首先是要获得高纯度的蛋白质样品。想见到蛋白质的 真身 ，就必须打破细胞。而细胞一旦被打破，里面90%的蛋白质就同时被破坏掉了，踪影难觅。

找到目标蛋白质后，保存也是个困难。相对 皮实 的基因，蛋白质要 娇气 得多。记载遗传信息的基因就像是张可以随便摆放的卡片，没有变性的担忧。蛋白质则不同，一旦温度、湿度、光线等环境因素发生变化，就会有变质的风险。

在传统的生物学实验室里，穿着白大褂的科研人员手持移液枪，往装有不同液体的瓶瓶罐罐里添加试剂是常见的场景。在上海设施的规模化蛋白质制备系统里，这一幕正在被自动化的机器操作所取代。

高通量克隆构建实验室的中心区域是一个用玻璃超净间封闭起来的自动化机械操作平台。操作台外有一台集成软件的计算机负责 发号施令 。科研人员启动预设程序后，白色的机械臂在平台的各个自动化仪器间来回挪动，轻巧地把一个个96孔板放置到指定的板位上。各个自动化仪器的板位分别可执行加液、振荡、离心、清洗等生物实验操作。

传统手工操作，一个人每天最多克隆十几个基因。眼前的这套自动化系统，一天可以克隆960个基因，生产效率相当于1个数百人规模的基因克隆企业。 我们希望把自动化概念引入科研中，重复劳动让机器来做，科研人员可以有更多的时间去探索和思考真正的科学问题。 规模化蛋白质制备系统主管邓玮告知笔者。

上海设施自主设计和研发运用流程的这套系统，犹如 智能工厂 一般，能独立完成一整套从分子生物学到细胞生物学的全部实验操作。

集成化程度越高的自动化装备，出错的概率就越高。针对完全陌生的样品，我们这套系统的可靠性能到达70%，这已经是一个非常不错的结果了。 雷鸣表示。

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