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蛋白组学(Proteomics)是研究蛋白质组成、结构、功能及其相互作用的科学,旨在解析生物体内所有蛋白质的动态变化及其生物学功能。作为基因组学研究的延续,蛋白组学揭示了基因表达的终端效应,广泛应用于疾病诊断、药物研发和生物标志物发现等领域。通过高分辨率质谱技术(如LC-MS/MS)和单细胞蛋白组学技术的突破,该领域得以快速发展。
同时,人类蛋白质组计划(HPP)等项目构建了覆盖人类基因组的蛋白质图谱,推动了蛋白质组数据资源的共享与利用,显著提升了疾病机制解析和新药开发效率。
2024年,蛋白组学的研究热点包括多组学整合分析、新技术突破和临床转化应用。多组学结合(如蛋白组学与基因组学、转录组学和代谢组学的融合)广泛用于癌症分子分型、免疫治疗标志物发现以及代谢疾病信号通路解析。
新兴技术如单分子蛋白质测序和人工智能算法(如AlphaFold)显著提升了蛋白质结构预测和数据分析效率;蛋白组学在临床中的应用也不断扩大,尤其是在癌症、心血管疾病和疫苗开发领域,通过生物标志物发现和新药靶点识别推动精准医疗的发展。
此外,空间蛋白组学的兴起,使蛋白质定位与定量表达分析成为可能,为组织微环境的解析提供了新工具。
(SCI论文国家分布)
按照发表论文的总影响因子排序,蛋白组学领域全球TOP5活跃的医院依次为:莱顿大学医学中心、湘雅医院、梅奥诊所、麻省总医院、华西医院 2024年进入到全球蛋白组学领域累计影响因子TOP20的中国其他领先医院:中山医院、北京协和医院、南方医院等均榜上有名,表明中国的多个顶尖医院在该研究中发挥了重要作用。
在基因层面,CRP 和 MS 是蛋白组学研究中的主要焦点,表明其在炎症反应和多发性硬化症等疾病中的重要性。此外,mTOR 和 EGFR 等信号通路相关基因,以及 NLRP3 和 STAT3 等炎症和细胞死亡调控基因也是研究重点,凸显了蛋白组学在理解细胞信号传导、炎症机制及疾病发生中的关键作用。
在疾病层面,蛋白组学研究覆盖了多种重大疾病,其中乳腺癌和应激反应位居前列,表明其在癌症研究和生理适应机制中的核心地位。同时,糖尿病、肺癌、结直肠癌和SARS-CoV-2 等重大疾病,以及心力衰竭、肥胖和风湿性关节炎等慢性病,均是研究热点。这些方向突显了蛋白组学在疾病生物标志物发现、新疗法开发和健康管理中的应用潜力。
总体而言,蛋白组学研究热点基因和相关疾病的分布展示了其在疾病分子机制解析、精准医疗以及新型诊断和治疗方案开发中的重要地位,为多学科交叉研究和临床转化提供了有力支持。
(研究热点基因和疾病)
发表蛋白组学相关研究领域论文最多的SCI期刊依次为:
Int J Mol Sci (IF=4.9), Sci Rep (IF=3.8), J Proteome Res (IF=3.8), Nat Commun (IF=14.7), J Proteomics (IF=2.8)等。
Mann, Matthias,马克斯普朗克生物化学研究所 Heck, Albert J R,生物分子质谱和蛋白质组学,乌得勒支大学 Chen, Yongheng,中南大学湘雅医院肿瘤科/国家卫健委癌症蛋白质组学重点实验室暨抗癌药物国家地方联合工程实验室 Thongboonkerd, Visith,泰国曼谷玛希隆大学医学系 Siriraj 医院研究部医学蛋白质组学组 Slavov, Nikolai,美国东北大学单细胞蛋白质组学中心生物工程系
Roberts DS, Loo JA, Tsybin YO, et al. Top-down proteomics. Nat Rev Methods Primers. 2024;4(1):38. doi:10.1038/s43586-024-00318-2 Zemaitis KJ, Fulcher JM, Kumar R, et al. Spatial top-down proteomics for the functional characterization of human kidney. Preprint. bioRxiv. 2024;2024.02.13.580062. Published 2024 Jul 5. doi:10.1101/2024.02.13.580062 Park J, Yu F, Fulcher JM, et al. Evaluating Linear Ion Trap for MS3-Based Multiplexed Single-Cell Proteomics. Anal Chem. Published online January 13, 2023. doi:10.1021/acs.analchem.2c03739 Liao YC, Fulcher JM, Degnan DJ, et al. Spatially Resolved Top-Down Proteomics of Tissue Sections Based on a Microfluidic Nanodroplet Sample Preparation Platform. Mol Cell Proteomics. 2023;22(2):100491. doi:10.1016/j.mcpro.2022.100491 Xiang P, Liyu A, Kwon Y, et al. Spatial Proteomics toward Subcellular Resolution by Coupling Deep Ultraviolet Laser Ablation with Nanodroplet Sample Preparation. ACS Meas Sci Au. 2023;3(6):459-468. Published 2023 Oct 20. doi:10.1021/acsmeasuresciau.3c00033 Johnston SM, Webber KGI, Xie X, et al. Rapid, One-Step Sample Processing for Label-Free Single-Cell Proteomics. J Am Soc Mass Spectrom. 2023;34(8):1701-1707. doi:10.1021/jasms.3c00159
通过对蛋白组学研究领域的论文进行大数据分析,我们可以获得该领域的全面概况和关键趋势:
研究活跃度和增长趋势
蛋白组学领域近年来发展迅速,截至2024年累计发表论文185,755篇,仅2024年就新增13,412篇,显示出研究的持续热度。高质量研究不断涌现,影响因子超过20的论文已达5,989篇,证明该领域的学术影响力和科学贡献持续攀升。国际研究分布
中国和美国在蛋白组学领域处于领先地位,中国以16,057篇论文位居全球首位,美国紧随其后,体现了两国在蛋白组学研究中的主导地位。同时,德国、印度、意大利、西班牙等国家也有较高的研究产出,表明蛋白组学研究具有显著的全球化特征,推动了多国间的科研合作。研究热点基因和疾病
热点基因包括CRP、MS、mTOR 和 EGFR,重点聚焦于炎症反应、信号通路和疾病调控机制。相关疾病涵盖多种领域,其中乳腺癌、糖尿病、SARS-CoV-2、心力衰竭等重大疾病是研究核心方向,表明蛋白组学在疾病生物标志物发现和新疗法开发中的应用潜力。研究资助情况
美国国立卫生研究院(NIH)对蛋白组学研究提供了巨额资助,近年支持了4,045个研究项目,总资助金额超过27.58亿美元,其中2024年资助金额高达15.98亿美元,展现了对该领域的强力支持。技术与应用突破
2024年,研究热点包括单细胞蛋白组学和空间分辨蛋白质组学技术的开发,这些技术用于揭示蛋白质在细胞水平和空间分布中的功能机制。同时,蛋白组学与多组学整合分析逐渐成为研究主流,为精准医学提供了新思路。