高友鹤：尿液蛋白质组学实现更早期的诊断

　　“早发现、早诊断、早治疗”是干预疾病向危重症发展的关键，是医生和患者的共同心愿。许多慢性疾病的及早治疗可以显著提高患者的生命质量，极大减轻国家、社会和个人的医疗负担，因此，探索疾病早期生物标志物具有十分重要的意义。

　　生物标志物是与机体生理及病理状态相关的可监测到变化的生化指标。蛋白质组学是精准医学中生物标志物研究至关重要的一环，其最终目的也是为了指导临床，服务精准医学。尿液可以被连续、大量、重复收集并便捷、稳定地保存，且组分相对简单，易于分析，是理想的标志物研究样本。以往蛋白质标志物的研究多集中于血浆和器官组织，近年来尿液蛋白质组的研究发展迅速，不断受到更多关注。近日，分析测试百科网采访了20余年来一直从事尿液蛋白质组学研究、北京师范大学生命科学学院的高友鹤教授，他分享了课题组应用尿液蛋白质组学技术进行的相关研究及重要成果、尿蛋白质组面临的机遇与挑战，展望了该技术在疾病早期诊断的未来发展趋势。

北京师范大学生命科学学院 高友鹤教授

　　1.请您介绍一下您和贵单位，比如您的经历，贵实验室的基本情况和发展历程。

　　高友鹤：我是学医的，毕业以后从事医学研究，回国后在基础医学研究所工作了十多年，最近在北京师范大学也工作了八年多。

　　2.您和您的团队在尿液研究做了很多工作，请您为我们普及一下尿液研究的重要性。

　　高友鹤：尿的研究重要性是说，尿可以更早期、更敏感地发现人生病的线索。这个为什么重要呢？我们学医的特别关心的假如有病，我能不能早知道，因为晚了基本上治疗的空间就很少了。你很难把一个生了的病逆转回去，但假如发现得早，也许你有更多的机会能够停止这个疾病继续发展，或者让病程发展减慢，或者减少并发症等。在医学上，我们觉得非常重要的就是早期诊断，这甚至比治疗更重要。

　　3.请问与血液相比，尿液检测有什么特点？其研究难点在哪里？以及目前已有哪些研究手段可以解决这些问题？

　　高友鹤：尿总体上的研究，从技术上比血液更简单。因为尿液组成比血液简单，细胞少很多，蛋白也很稀。而且以现在的检测方法，尿里蛋白也足够多。所以检测上我觉得是比较简单的体液样本。甚至可以说，比细胞研究更简单，细胞中还有很多蛋白是膜上的蛋白、或是亲油性的，尿里的蛋白都是水溶性的，非常好研究。

　　4.请谈谈您课题组目前的主要研究项目，现在进展如何？ 有哪些重要意义？

　　高友鹤：我的课题组研究项目较广泛。以前最开始研究不知道尿里能不能反映出人的疾病，所以当时都是探索的大器官、弥漫的病变等。后面开始看，是不是很小的生理病理变化也能看得出来。所以我们逐渐看更小的、更不容易被发现的。或者说后面研究在尿里反映能越过很多屏障的，比如脑子里的病能在尿里看出来么，隔着胎盘胎儿的发育过程能够在母亲的尿里看出来么。我们在做一些这方面的研究，我们觉得这方面的突破更对我们理解尿更有帮助。所以我们最近这些年主要是探索尿蛋白质组的研究在医学上的边界到底在哪儿，哪些东西可以反映出来。

　　应该说结果都挺令人兴奋，我们觉得尿可能是上帝留给我们的一个观察人类疾病的窗口，有的时候甚至就是一个正常人的生理变化都能反映出来。比如说有没有运动，有没有打疫苗等等。

　　5.尿液标志物的研究与人类疾病息息相关。您的团队在这方面做出不少贡献，请您谈谈目前所取得的研究成果？

　　高友鹤：我简单说一些最重要的。首先就是提出理论：尿比血液更敏感、更早期。医学史发展这么长，以前也有人研究尿，但是没有解释过为什么会这样。我们提出，血受到稳态机制的调控，因此肝、肺、肾等都想尽办法把血液保持在相对稳定的状态。而尿没有这个机制让它保持稳定，所以任何的变化，无论是生病、吃喝都能在尿里更早地反映出来。这个理论是很重要的，我们依据这个理论广泛尝试，是不是这些病在尿里都能看出来。我觉得这是对这个领域一个重要的贡献。

　　还有一个重要贡献，就是保存尿液的方法，这在将来有可能改变尿液研究的医学面貌。以前我们做尿液研究的时候，经常四处去找样本，我们发现很少人保存尿的样本。主要原因是尿太稀，存在冰箱里要占很大地方，空调和冰箱等降温设备也要花很多钱。实际上尿里的水分水分只提供了体积，最有信息量的是干货。我们想办法把水分去除，将干货粘在膜上，吹干了再用真空口袋装起来。这样没有氧气没有水分，能保存得更好，也更便宜，甚至在室温也能放很久。我认为这个处理方法为未来尿液标志物的研究奠定了基础。

　　6.近年来，国家重视“大健康”领域的发展，也提出了“健康中国2030”规划。在这种情况下，您认为尿液研究将面临怎样的机遇和挑战？

　　高友鹤：国家的这一转变是非常重要的。我们以前上学的时候说，病是看不完的，越看越多。年纪大的医生也经常抱怨，一辈子看病也没看完过。无论是从医生角度还是病人角度，我们都希望能够说实现早期诊断。只有早期诊断我们才能更早地将病控制在有可能停住的阶段，让人生活得更幸福。我们国家“大健康”概念的提出的非常好，但是到现在为止，我觉得尿液可能在这个领域的贡献还没有足够的重视。因为从疾病到健康的转变，实际上就是从相对晚期到相对早期的转变。在这个转变的过程中，尿液能起到的作用，超过了其他的体液，我觉得应该受到更多的重视。

　　7.在尿液相关研究工作中，您使用了哪些分析仪器？科学仪器在中药研究中扮演着什么角色？

　　高友鹤：我从美国回来以后，就在医科院蛋白质组研究中心。后来到北师大以后，总体上我们一直做的尿蛋白质组，用的仪器主要是液质联用。

　　我们最近做了一些中药的研究，以前中药的研究老被认为应该走分离纯化找有效成分，再找药效的研究思路。这样的中医的一些理论可能就受到影响。当你分离主要成分的时候，实际上就把其他成分舍弃了，成分之间的协同作用和互相抵消的作用可能就都没有了。我们认为通过尿蛋白质组的研究，其实我们有机会研究中药的整体效果。最近我们把中成药喂给动物，然后看尿液的整体变化，观察尿的同时也观察全身整体的效果，我们认为这是一个挺好的研究中药的方式。

　　而且，做蛋白质组还有一个好的地方。中药很多代谢小分子，假如你做代谢组，你会发现尿里有一部分是人体对药物的反应，有一部分是直接药物相关的代谢，两者很难区分。但反观蛋白质组，每一个差异蛋白都与人体服药后的反应相关。尿蛋白的变化，更容易清晰反应中药对人体的作用。

　　8.请谈谈您和赛默飞的合作的故事？您当初是如何与赛默飞结缘的？

　　高友鹤：我从美国回来的时候了解到，赛默飞的质谱仪更适合做蛋白质组，所以我们开始尝试买了最早的版本LCQ。从那时起，我们实验室从最早的LCQ、LTQ、到现在的Orbitrap Fusion Lumos三合一质谱，基本上都是用的赛默飞的系列质谱仪。

　　9.赛默飞的仪器为您的研究带来了哪些便利？对此您印象最为深刻的案例是什么？请举1~2个例子说明？

　　高友鹤：对赛默飞质谱仪最深刻的是，质谱仪是一类高端的精密分析仪器，因此很多单位都有专人负责。而我们实验室至今从未有过专人负责。在这种情况下，赛默飞的质谱仪能够陪伴我们到现在还能持续工作，这说明赛默飞的仪器非常皮实稳定的。除此之外，他们的服务我还是挺满意的。每次出问题他们工程师都及时为我们处理。甚至是疫情期间，都尽量帮着我们处理问题。我们能做到现在应该感谢赛默飞的仪器和服务。

　　10.您对未来科学仪器的发展有什么期望？您希望科学仪器能解决哪些目前无法解决的问题？

　　高友鹤：说起对质谱的期望，首先是希望质谱仪器产品能更便宜，然后希望更简单好用。因为尿液的研究最终一定会进入临床，因此，希望质谱仪器能像傻瓜相机一样简单易用。另外我们希望仪器公司能够做一些更多的配套产品，能让临床上的尿液不经过很多人的手，通过自动化处理出具蛋白质组数据，分析出临床相关信息，给医生描述病人的病理生理学状态。我觉得这是最理想的。

　　11.请谈一谈您未来对哪些新的领域感兴趣？

　　高友鹤：现阶段我们主要还是关心目前做的研究，能够多快的应用到临床，造福于人类。在这些方面我们挺希望能有公司在仪器方面的配合，我们可以帮助提出建议，哪些地方应该更自动、做的更快，做到什么样的程度就能满足临床的主要要求，在什么地方能够降低成本等。这些方面是近期我们希望能有点进展的，我们也希望有更多的公司参与到其中。