「只要 1-2 ml 的血清就可以定量检测超过 1000 种蛋白标记物，可为每一个人都画一个健康的血清蛋白谱基准线，然后持续跟踪，及时发现异常指标，进而在早期发现健康异常状况，并进行干预。」丁香园有幸对话到国际著名蛋白质和抗体芯片专家黄若磐教授，就「蛋白芯片这一尖端技术在生物医药和大健康中的应用」做了精彩分享。

RayBiotech 创始人，中组部千人计划专家，广东省免疫学会副理事长黄若磐教授

DXY：从您研发出世界首个人类细胞因子蛋白芯片以来，蛋白质芯片技术的应用越来越广泛。作为该领域的专家，可否请您谈谈该技术在国内、外的整体发展现状？

黄若磐 教授：蛋白芯片也称为蛋白质芯片，包括蛋白芯片和抗体芯片，蛋白芯片，即将蛋白点制到基片上，用于检测蛋白-蛋白，蛋白-抗体，蛋白-小分子相互作用。这个技术已经可以实现很高的通量，在一张玻片上可以点制超过 1 万种蛋白。但这一方法在精确度和定量检测方面会比较困难。抗体芯片则是通过将抗体点制到基片上，通过夹心法或标记法，可以实现对蛋白表达水平的检测。其中夹心法抗体芯片可以实现与传统 ELISA 方法相当的高灵敏度，同时进行高通量检测。目前这一技术全球有能力开发的公司不多，我所在的 Raybiotech 公司是目前做得最好的，我们有全球检测指标最多，检测种属最多的抗体芯片。除了这两大类芯片，我们还有糖基化检测芯片和磷酸化检测芯片。

蛋白芯片产业的规模是在不断扩大的，不仅在生命科研领域已得到广泛应用，结合自动化仪器，在临床的应用也在不断扩大。根据最新的市场研究，未来几年全球多重蛋白检测的复合年化增长率（CAGR）将达 8.2%。

DXY：相对于基因芯片，您认为蛋白质芯片技术存在哪些难点或瓶颈？

黄若磐 教授：DNA 只有 4 种碱基，分别是 ATCG，它们两两配对，使得基因的检测难度相对较低。而组成蛋白质的氨基酸有 20 种，且没有像核酸那样的两两配对情况。而由这 20 种氨基酸组成的成千上万种蛋白，每一个特定的蛋白都具有不同的特点。因此，实现对蛋白质高灵敏度高特异性地检测，比基因检测困难得多。目前对蛋白的检测，最有效的方法是通过抗体抗原的特异性结合。但抗原和抗体的制备，仍然是一个耗时耗力的技术。此外，由于抗体的局限性，针对一个特定蛋白的抗体往往也会结合其他类似的蛋白。这个问题在高通量检测的蛋白芯片技术中更为突出。

此外蛋白质无法像核酸一样通过 PCR 反应进行扩增，所以低浓度蛋白的检测是一个难点。同时蛋白质容易变性，变性的蛋白质和非变性蛋白的特性不一，如何保证蛋白的天然构象是一大难题。此外，蛋白质的功能不仅取决于蛋白质本身，还取决于蛋白质的修饰。不同蛋白质在血清中的浓度差异，可达 100 亿倍。以上所有的这些问题，都使得蛋白的检测和基因检测相比，难度大得多。这也是为什么虽然检测蛋白十分重要，但工业化水平却远远不如基因检测。然而，我坚信蛋白检测工业化时代很快就会来临。

DXY：您创办的广州瑞博奥生物科技有限公司，在蛋白质芯片技术上有哪些创新或突破？在生物医药和大健康领域中的实际应用情况如何，可否举个例子？

黄若磐 教授：我们公司拥有世界上最高通量定量检测血液蛋白标记物的芯片技术，只要 1-2 ml 血清就可以定量检测超过 1000 种蛋白标记物。可为每一个人都画一个健康的血清蛋白谱基准线，然后持续跟踪，及时发现异常指标，进而在早期发现健康异常状况，并进行干预。同时，随着科学技术的发展，将会有很多新的生物标记物被发现。一些现在还不知道其浓度与健康之间关系的蛋白质，在将来也许会被赋予新的意义。而通过建立蛋白谱基准线，可以得到全面的个人身体状况信息，避免了少数几个指标检测带来的片面性及精确性低的问题。

目前 RayBiotech 蛋白芯片技术已经广泛应用于药物开发、疾病标志物筛选、信号通路筛选、疾病的发病机理研究、药物作用靶点研究、蛋白新功能研究、疾病诊断和预后、疾病分类、药物的效力和毒性、对疗法的反应等大多数基础研究和临床应用领域。世界著名院校和各大药企很多采用我们的技术和平台，并发表了成千上万篇科研论文，其中不乏 Nature，Science，Cell，NEJM 等顶级期刊论文。在此我举两个中国的例子。例子一是香港大学的科研人员，采用我们的芯片技术，发现了食道癌的蛋白靶点，并成功开发了对应的药物，现在正在做临床二期试验。这一结果发表在 Clinical Cancer Research 上。第二个例子是中山大学二院院长宋尔卫教授的研究团队，通过我们的蛋白芯片筛选发现了 GM-CSF 这一蛋白是乳腺癌转移的关键标志物，这一结果发表在 Cancer Cell 上。自从我们把蛋白芯片技术引入中国以来，这样的发现越来越多，这让我深感自豪。

DXY：在精准医学的时代背景下，您如何看待蛋白质芯片技术在诊断或治疗中的作用和发展潜力？

黄若磐 教授：精准医学的关键在于两点，精准诊断和精准用药，蛋白芯片在这两个方面都可以发挥极大的作用。首先无论是中国和美国，都认为蛋白检测是精准治疗不可缺少的一环。其中中国精准医疗战略专家组负责人，詹启敏院士强调，蛋白检测将取得重大突破。而美国 2016 年发布的癌症登月计划，也将蛋白检测列为攻克癌症的重点研究领域。现在的精准医学，已经进入了后基因组时代，我们不仅仅要检测与疾病相关的基因，更要检测这些基因最终起作用的成品——蛋白。

蛋白芯片作为一个高通量，高密度，高灵敏度，高精确性的技术，集各种不同蛋白检测技术之长，既可以像质谱一样一次过检测超过 1000 种蛋白，又可以像化学发光技术一样精确定量，尤其是对于血液中的低丰度蛋白，也能实现检测。同时，其所需样本量少的这一优点，更有利于其在临床的推广。而在治疗方面，身体对于药物的治疗所起的反应，有一些往往不会以直观的表象表现出来。对于每一个独立的病人，药物是否有效，不良反应是否会发生，是否严重，需要较长的时间才能发现。而通过蛋白芯片监测病人用药后血清蛋白标志物谱的变化，可以实现及早确认药物治疗效果，预警严重不良反应。进而避免错误的用药和过度治疗，实现精准用药。

DXY：未来瑞博奥将有怎样的产品和市场策略？

黄若磐 教授：针对蛋白检测中对通量，速度和灵敏度的要求，我们正在研发一系列的技术和产品。在高通量蛋白检测方面，我们将在以下几个方面努力。首先开发可同时检测超过 3000 种人类蛋白的芯片，基本覆盖全部与健康及疾病相关的蛋白。其次，我们将会开发可以同时检测所有信号通路及细胞活动相关蛋白变化的芯片及上千种糖基的芯片。我们还计划开发可以同时检测上百种自身免疫抗体和过敏反应的蛋白芯片。我们也会进一步推进蛋白芯片技术在体外诊断方面的应用。首批用于检测男女肿瘤多项指标，肝癌，肺癌，胃癌的芯片，将很快进入市场。

在快速测量方面，我们正在开发新一代的时间分辨技术和平台，可在几分钟之内检测血液蛋白水平变化，为临床快速诊断提供十分有价值的信息。

在高灵敏检测方面，我们将采用分子计数法，开发一系列灵敏度比传统 ELISA 提高上千倍的服务和产品。

同时，我们也将从单一的蛋白芯片产品销售企业，向蛋白芯片整体化解决方案供应商转变。我们将致力于推进蛋白芯片技术在精准医学和大健康领域方面的应用。覆盖从上游的芯片生产检测，到下游的蛋白芯片的具体应用。