全球首个蛋白质“三甲医院”上海迎升级：未来一天“智造”5000种蛋白质

7月26日，国家蛋白质科学研究（上海）设施迎来“十岁”生日。

在当天举行的学术论坛上，蛋白质设施主任吴家睿介绍，作为全球首个生命科学领域的综合性大科学装置，蛋白质设施在过去十年已成功建成蛋白质研究的综合型“三甲医院”，未来十年将向拥抱“AI+”，建设生命科学“数据生产力平台”，实现蛋白质“智造”。

1.0版：全球首个蛋白质研究“三甲医院”

坐落在上海张江的国家蛋白质科学研究（上海）设施，由国家发展改革委员会投资，隶属于中国科学院上海高等研究院。

本世纪初，中国科学院院士饶子和富有远见地向国家提出：“蛋白质研究也需要大科学设施。”2009年，在各方推动下，国家蛋白质设施北京、上海设施成功立项。

2010年12月26日开工建设，2015年7月28日通过国家验收正式开放运行，成为全球首个生命科学领域的综合性大科学装置。

吴家睿将蛋白质设施比作蛋白质研究的综合型“三甲医院”，能为蛋白质这个生命大分子提供综合性研究手段。目前，该设施拥有九大技术系统，建立了从蛋白质样品制备、结构解析到功能研究的完整技术体系。

开放十年来，蛋白质设施已服务全国33个省级行政区的504家科研单位（含100多家科技企业），支撑超过2500个研究团队、累计10万余人次用户开展实验研究。

迄今为止，蛋白质设施支撑完成科研课题超1.34万项，在原子空间尺度与毫秒时间尺度上深入解析蛋白质、核酸等关键生物大分子的结构与功能机制，发表高水平研究论文4000余篇，其中《自然》《科学》《细胞》国际顶级期刊学术论文136篇。

着眼于生命科学的长远发展，蛋白质设施与上海科技大学iHuman研究所、免疫化学研究所联合建设“中国蛋白质结构数据库”（PDBc）。2022年，PDBc正式加入国际蛋白质结构数据库组织，成为继欧、美、日之后的全球第四个国家和地区成员，在世界蛋白质结构数据库的版图上点亮了中国地标。

目前，我国产出的结构生物学新数据占到世界19%、亚洲65%，我国产出的实验结构数据已实现近100%由PDBc审校注释。

2.0版：“AI+”进军“蛋白质智造”

“从多年前的一纸规划至今，上海张江已经实现了大科学装置集群的跨越式发展。”饶子和对蛋白质的未来充满期望，“蛋白质设施将在其中不断升级，为中国乃至人类的科学发展做出重要贡献”。

当前生命科学研究正处从“静态结构解析”迈向“动态功能建模”的关键转型期，AI技术为结构生物学带来范式性跃迁。

面向“AI for Science”新时代，蛋白质设施正全面加速传统实验技术与AI技术的深度融合，打造支撑未来蛋白质科学发展的关键“底座”型科技基础设施，营造从“结构认知”到“结构创造”的全新国家大科学设施新生态，夯实我国在生命科学与生物技术领域的全球竞争力。

目前，蛋白质预测神器“阿尔法折叠”尚无法对蛋白质的动态结构进行预测。吴家睿介绍，蛋白质设施正系统布局蛋白质动态结构研究平台建设，同时引入AI驱动的模拟计算与构象预测技术，推进功能蛋白质动态结构的多尺度、多时间点计算模拟能力，推动中国蛋白质研究“弯道超车”。

近期，蛋白质设施与上海思朗万维计算技术有限公司共建“AI蛋白质智造联合实验室”，引入国产自主可控的高性能分子动力学模拟计算平台，并与蛋白质设施九大技术系统协同升级，形成“AI建模+实验验证+动态结构还原”的融合式研究新范式。

“AI+生物”在合成生物学领域最为活跃，蛋白质设施也在积极布局“蛋白质智造”。目前，蛋白质设施将对PDBc数据库与计算框架进行升级，并携手康码（上海）生物科技有限公司，联合打造全球首个高通量的从DNA到蛋白质的“蛋白质体外无细胞合成”智造装置。

吴家睿介绍，蛋白质设施将努力建设蛋白质智造的“闭环”，实现一天“智造”5000种人工设计出的蛋白质。未来十年，蛋白质设施将从蛋白质研究“三甲医院”的1.0版，向生命科学“数据生产力平台”的2.0版前行。