本周,西湖大学的学者接连在最新一期的顶刊Nature和Science上发表了两项重要成果,下面我们来简单了解一下:
9月9日,西湖大学/西湖实验室郭天南、朱怡与北京科学智能研究院/北京大学温翰、周沛劼合作,作为共同通讯作者在顶刊Nature报道了一种可运行的基于扰动蛋白质组学的虚拟细胞模型。人工智能赋能的虚拟细胞模型代表了一种新兴的计算机模拟药物发现方法,然而大多数现有方法缺乏大规模、时间分辨的扰动蛋白质组学数据,以及用于预测治疗反应的可解释框架。

在此,该研究从系统扰动的乳腺癌细胞系中生成了超过3800万条时序蛋白质丰度测量数据,并开发了ProteinTalks——一种虚拟细胞模型。ProteinTalks的核心在于这一大规模动态蛋白质组资源与模型架构的协同,从而实现了新的预训练框架,能够从时序蛋白质组轨迹中学习可迁移的动态潜在表征。
通过模拟蛋白质如何条件性地响应不同扰动,该方法使模型能够作为可操作工具用于多种药物发现任务:预测药物疗效和协同作用、发现新药物组合、探究与耐药相关的蛋白质、对患者反应进行分层,以及为患者类器官优先筛选候选药物。它还表现出稳健的可迁移性,可扩展到细胞系之外,应用于患者来源类器官和临床活检,在评估方案下通常比所选基准实现取得更高的性能。
总之,该研究开发了一款具有临床应用潜力的虚拟细胞模型ProteinTalks,它展示了可扩展地预训练可迁移动态表征,如何使可操作的、动态感知的、基于蛋白质组学的虚拟细胞模型能够推进计算机模拟药物发现。据了解,该研究于2024年8月投稿,约两年后的2026年8月文章才被接受,如今正式发表。

该研究第一单位为西湖大学,共同第一作者为孙瑞、钱鎏佳、李永歌和刘通,最后通讯作者为郭天南。郭天南于1999-2006年间取得了华中科技大学同济医学院取得了临床医学七年制学位和武汉大学生物科学双学位,2012年博士毕业于新加坡南洋理工大学。 此后他先后在瑞士苏黎世联邦理工学院进行博士后研究,在悉尼大学医学院儿童医学研究所ProCan研究中心担任科学主任。2017年他回国加入西湖大学至今,目前为该校教授,他同时还是西湖实验室西湖智能蛋白质组学研究中心主任。

郭天南长期从事蛋白质组学相关研究,特别是与人工智能的交叉领域,他在相关领域做出了一系列突出成果。今年6月,西湖大学郭天南、朱怡与上海交通大学医学院李岩,哈尔滨医科大学季勇合作,同样在Nature上发表了关于人体及癌症中蛋白质组的空间分布特征的文章,研究绘制了迄今为止分辨率最高、覆盖范围最广的人体蛋白质组空间图谱。
9月10日,西湖大学俞晓春带领团队在顶刊Science上报道了小鼠Y染色体的完整端粒到端粒序列。小鼠Y染色体对雄性生殖至关重要,然而GRCm39参考基因组包含25个缺口,尤其是在重复和复杂区域。

在此,该研究从一个整合了亲本基因组的C57BL/6小鼠中组装出长度为95.21 Mb的端粒到端粒Y染色体(mT2T Y)。该组装填补了所有缺口,纠正了结构错误,并向参考基因组添加了超过8.70 Mb此前未组装的序列。研究注释了142个此前未识别的基因,鉴定了Y染色体特异性卫星阵列,并绘制了假常染色体区(PAR)中的同源重组位点。
对X-Y同源基因表达的分析揭示了一种Y染色体剂量补偿机制。通过将mT2T Y与T2T mhaESC相结合,研究完成了所有C57BL/6染色体的T2T组装,命名为T2T mhaESC+Y,提供了一个完整的C57BL/6参考基因组。
总之,该研究构建了覆盖小鼠全部染色体的参考序列,揭示了Y染色体的详细结构,使其未来能够应用于群体遗传学、进化分析和功能基因组学。据了解,该研究于2025年7月投稿,约一年后的2026年7月文章被接受,如今正式发表。

该研究第一单位为西湖大学,共同第一作者为李麒麟、刘俊丽和陈思,唯一通讯作者为俞晓春。俞晓春于1996年本科毕业于北京医科大学(现北京大学医学部),2012年博士毕业于日本久留米大学。 此后他在美国梅奥诊所进行博士后研究,他此前还曾任密歇根大学医学院教授和希望之城贝克曼研究所教授。2020年他回国加入西湖大学至今,目前为该校生命科学学院教授。

俞晓春教授长期致力于DNA损伤修复机制和癌症发生发展的研究,他的研究成果对家族性乳腺癌,卵巢癌,胰腺癌和白血病检测和治疗产生重要影响;他曾获美国癌症研究协会 (AACR)Susan G. Komen乳腺癌学者奖,美国癌症协会(ACS)学者奖,白血病淋巴癌协会学者奖,Tower癌症研究基金会学者奖、胰腺癌联盟转化医学研究奖和Taub癌症研究基金会白血病研究奖等荣誉。
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