《Nature》公布2023年最值得关注的七项新技术，其中五项属于生物医学领域，蛋白质组学技术居首位！
生物医学是综合医学、生命科学和生物学的理论和方法而发展起来的前沿交叉学科，随着现代科学技术的进步，其在保障人类生命健康方面的作用日益增强。2023年1月23日，《Nature》杂志发表了题为“Seven technologies to watch in 2023”的文章，提出了七项可能对2023年科技创新产生重大影响的新技术，包括：单分子蛋白质测序技术（Single-molecule protein sequencing）、詹姆斯·韦伯太空望远镜（James Webb Space Telescope）、体积电子显微镜（Volume electron microscopy）、基因编辑CRISPR技术、高精度放射性碳测量技术（High-precision radiocarbon dating）、单细胞代谢组学技术（Single-cell metabolomics）和体外胚胎模型（In vitro embryo models）。
上述技术中的五项属于生物医药领域关键技术，而其中蛋白质组学领域更是登顶成为最受期待项目。
蛋白质是细胞的主要结构和功能成分，它们的动态调节和翻译后修饰（PTM）是细胞表型的基础。下一代DNA测序技术彻底改变了生物学对遗传和基因调控的理解，但基因组和转录组并没有完全捕获细胞的复杂和动态状态。需要对蛋白质组进行灵敏的测量，以充分了解生物过程和疾病状态下发生的蛋白质组变化。
蛋白质组的研究将大大受益于直接对蛋白质进行测序和数字定量的方法，并以单分子灵敏度和精度检测PTM。然而，由于蛋白质组的复杂性和动态范围，蛋白质的化学性质以及无法扩增蛋白质，目前研究蛋白质组的方法在通量，灵敏度和可及性方面落后于DNA测序。
在此背景下，美国Quantum-Si公司Brian D. Reed研究组在Science发文题为Real-time dynamic single-molecule protein sequencing on an integrated emiconductor device，提出了一个单分子蛋白质测序的方法以及集成系统可以对蛋白质组学进行研究。这种首创的测序过程，使人们对蛋白有了无可比拟的了解，将推动药物发现和诊断，为世界带来无法估量的变革！
利用循序渐进的降解方法在紧凑型台式仪器上演示单分子蛋白质测序，其中单个表面固定的肽分子由染料标记的N端氨基酸识别器混合物实时探测，同时由氨基肽酶切割。通过在集成半导体芯片上测量识别器的荧光强度，寿命和结合动力学，从而能够注释氨基酸并识别肽序列。研究人员描述了可识别氨基酸数量的扩展，并展示了动力学原理，这些原理允许单个识别器以高度信息丰富的方式识别多个氨基酸，对相邻的残基敏感。此外，研究证明该方法与合成肽和天然肽相容，并且能够检测单个氨基酸的变化和PTM。
据此预计，随着进一步的发展，该种蛋白质测序方法将为蛋白质组的研究提供一个灵敏、可扩展和可访问的平台。这种方法消除了其他技术面临的复杂化学和大型、昂贵设备的障碍，同时提供了加快生物医学研究所需的灵敏度、可扩展性和易使用性。
综述，该研究实现了小型台式仪器对单个蛋白质分子进行大规模平行测序的想法，该平台技术的将成为蛋白质组学的变革性工具。其绘制蛋白质修饰的能力，将大大提高我们对蛋白质在健康和疾病中的功能和调节的理解。
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