疾病的发生发展是一个复杂的过程，基因变异、表观遗传的改变、基因表达水平、翻译后修饰、代谢结构等的异常等诸多因素都会影响着生命体特征的改变。尽管基于单一组学进行疾病研究已经发现了诸多新的致病因子，但生命科学的本质远远不止于此。在单组学研究瓶颈逐步显现的同时，生命科学研究出现了导向性的多组学（Multi-Omics）发展趋势。多组学联合研究从多分子层次出发，通过整合生物系统中基因组、转录组、蛋白质组、修饰组、代谢组、免疫组等从多个维度呈现生物系统中立体的生物学过程，多层次、多角度阐明科学问题、解释科学现象，为致病机理解析，治病靶点研究，临床的检测干预等起到推动作用，也为疾病基础科学和精准医学研究提供了新的思路。今天小编给大家盘点一下去年中国科学家通过多组学研究在CNS上发表的科研成果。
文章一
文章题目：磷酸化tau蛋白的中间神经元积累通过抑制GABA能传递而损害成年海马神经发生
期刊名称：Cell Stem Cell
发表单位：华中科技大学同济医学院
发表时间：2020年3月
在阿尔茨海默病(AD)中，磷酸化tau蛋白的积累和成年海马神经发生(AHN)损伤都对认知功能的下降有重要的影响，但在AD中tau蛋白是否以及如何调节AHN仍不清楚。2020年3月5日，华中科技大学同济医学院王建枝、郑杰等研究人员在Cell Stem Cell发表题为” Interneuron Accumulation of Phosphorylated tau Impairs Adult Hippocampal Neurogenesis by Suppressing GABAergic Transmission”的研究成果。研究发现AD患者和小鼠齿状回(DG)的GABA能中间神经元中磷酸化tau蛋白显著积累，在小鼠DG中间神经元中特异性过表达人源tau (hTau)蛋白可导致AHN缺陷并增加神经干细胞来源的星形胶质细胞增生，利用TMT蛋白质组学和磷酸化修饰组学技术，揭示这与GABA的下调和邻近兴奋性神经元的过度激活有关。最后，研究表明，兴奋性神经元的化学发生抑制或药理性增强GABA能速率可以挽救tau诱导的AHN缺陷并改善情境认知，为基础科研和临床AD的诊治提供了重要指导意义。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.stem.2019.12.015
文章二
文章题目：低剂量索拉非尼作为线粒体解偶联剂改善非酒精性脂肪性肝炎
期刊名称：Cell Metabolism
发表单位：武汉大学人民医院
发表时间：2020年5月
非酒精性脂肪性肝炎（NASH）正在成为肝细胞癌（HCC）的主要原因之一。尽管索拉非尼具有严重的不良反应，但却是晚期HCC唯一的一线治疗药物。2020年5月5日，武汉大学李红良等团队在Cell Metabolism上发表题为“Low-Dose Sorafenib Acts as a Mitochondrial Uncoupler and Ameliorates Nonalcoholic Steatohepatitis”的文章，基于转录组、DIA蛋白质组、磷酸化label-free蛋白质组等多种技术，研究低剂量索拉菲尼治疗NASH-HCC小鼠模型的有效性。研究发现，索拉非尼的低剂量治疗明显改善了非酒精性脂肪肝的主要症状，而没有引起任何可检测的不良反应。其作用机制主要通过诱导线粒体解偶联激活AMPK（AMP-activated protein kinase）信号通路改善NASH。并进一步在食蟹猴模型上验证了小剂量索拉非尼高效低毒治疗NASH的效果。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cmet.2020.04.011
文章三
文章题目：COVID-19患者血清蛋白质组学和代谢组学特征
期刊名称：Cell
发表单位：西湖大学
发表时间：2020年7月
新型冠状病毒肺炎（COVID-19）是由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒2感染（SARS-CoV-2）引起的，并导致了前所未有的全球大流行。目前，重症COVID-19 患者的有效治疗仍然是重大挑战。2020年7月9日，Cell 上刊登了西湖大学郭天南团队、温州医科大学台州医院陈海啸等团队的合作研究成果“Proteomic and Metabolomic Characterization of COVID-19 Patient Sera”。该研究整合TMT 定量蛋白质组学和代谢组学技术，对46名 COVID-19 患者（轻症和重症）和53名对照人群（健康人和非新冠流感患者）的血清进行了系统检测分析。在重症患者的血清中发现了93种特异性的蛋白质和204种与疾病严重程度相关代谢物发生显著变化，并且这些分子可用于筛选潜在的血液生物标志物以进行病情严重程度评估。该研究不仅提供了 COVID-19 患者血清变化的全景图，也将为对抗 COVID-19 大流行提供有效的诊断和治疗线索。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.032
文章四
文章题目：人类肺腺癌全面蛋白质组图谱
期刊名称：Cell
发表单位：中国科学院上海药物研究所
发表时间：2020年7月
肺癌是全球癌症发病率和死亡率最高的疾病，而肺腺癌（LUAD）约占肺癌总数的一半，5年生存率不到20％。2020年7月9日，来自上海药物研究所、国家蛋白质科学中心（北京）、北京协和医学院、上海交通大学的研究团队协作，基于label free蛋白质组学、磷酸化蛋白质组学、基因组学和转录组学技术对103例中国肺腺癌患者临床样本进行了多组学整合分析。在 Cell上发表了题为“Integrative Proteomic Characterization of Human Lung Adenocarcinoma”的研究成果。该研究探索了遗传变异与转录/翻译调控之间关系，基于蛋白质组学数据将肺腺癌分为三种亚型（S-I，S-II 和 S-III），其具有不同的临床预后，还筛选到一系列潜在的药物靶标，并验证血液HSP 90β蛋白水平可作为潜在的预后生物标志物，为更精确的诊断和治疗应用提供了机会。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.05.043
文章五
文章题目：东亚非吸烟人群肺癌的蛋白基因组学表征肺癌发病和进展的分子特征
期刊名称：Cell
发表单位：台湾台北中央研究院化学研究所
发表时间：2020年7月
2020年7月9日,由台湾中央研究院、台北医学大学、台湾大学等团队合作，针对收集的以东亚女性为代表的非吸烟肺癌临床样本的研究成果“Proteogenomics of Non-smoking Lung Cancer in East Asia Delineates Molecular Signatures of Pathogenesis and Progression”与上一篇同时发表于Cell上。研究者对台湾103例未治疗肺癌患者的癌和癌旁组织展开基因组、TMT蛋白质组和磷酸化修饰组学检测，揭示了非吸烟肺癌早期的临床特征、潜在分型以及治疗标志物，且其蛋白质组层面的分型能够识别出携带EGFR突变的早期患者特征，对于临床早期诊治具有重要意义。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2020.06.012
文章六
文章题目：转移性结直肠癌的多组学整合
期刊名称：Cancer Cell
发表单位：中科院上海生物化学与细胞生物学研究所
发表时间：2020年9月
2020年9月3日，由中科院上海生化细胞所曾嵘研究组、吴家睿研究组与海军军医大学第一附属医院张卫研究组联合国科大杭州高等研究院系统生物学重点实验室等在Cancer Cell上发表题为“Integrated Omics of Metastatic Colorectal Cancer ”的研究论文。文章整合来自146例中国结直肠癌(CRC)患者的480个临床组织的基因组学、DIA蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学数据，绘制了首个中国人结直肠癌及转移相关的多组学整合图谱。蛋白质组学分析可区分三种具有不同临床预后和分子特征的CRC亚型，蛋白质磷酸化调节与肿瘤的转移高度相关。原发性和转移性肿瘤的体内异种移植药物测试发现，激酶-磷酸底物网络在预测mCRC患者的药物敏感性方面具有强大的潜力。该研究为更好地理解mCRC提供了有价值的资源，具有潜在的临床应用价值。
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.ccell.2020.08.002