基因組學和蛋白質組學是相互關聯的，而不是分開的，但是蛋白質組學在功能上更為復雜。人類有2.5萬個單獨的基因，但是有超過100萬個不同的蛋白質類型。因為DNA由4個核苷酸堿基組成，而蛋白質由20種不同的氨基酸組成。磷酸化、乙?；头核鼗确g后修飾改變了蛋白質成型和功能。這就造成了雖然一個人的基因組基本不會改變，但是一個人的蛋白質組是動態(tài)的，是完全個體差異化的。

圖片來自：SEER Inc 2023年報

在后基因組時代，蛋白質組學在疾病預測和個性化醫(yī)療中的潛力也備受矚目，通過高通量血漿等體液的蛋白質組學檢測，可以實現對多種疾病的早期預測和精準治療；蛋白組學檢測也是生物藥物研發(fā)領域的重要工具、扮演著新興標記物發(fā)現和定量、新治療靶點發(fā)現、藥物有效性評估等關鍵角色。

蛋白組檢測的兩大方向——超靈敏檢測和超多重檢測

包括翻譯后修飾在內的蛋白質的種類超過100萬種，22種高豐度蛋白質占據了血漿總蛋白質量的99%，主要包括白蛋白、IgG、纖連蛋白、IgA、轉鐵蛋白、C3/C4補體和脂蛋白等，剩余的100萬種蛋白質含量總和僅占血漿總蛋白質量的1%，因此含量極其低，一般含量在pg/ml級別。

這些低豐度蛋白質往往包括一些在生命過程中起關鍵性作用的蛋白質，如功能調控蛋白、各類型細胞因子和免疫多肽等。由于數量龐大、組成復雜、易受高豐度蛋白質的掩蓋、屏蔽作用影響，現有的LC-MS/MS檢測手段難以發(fā)現、分離和鑒定大多數低豐度蛋白質已成為制約蛋白質組研究的瓶頸之一。

因此，如何提升蛋白質組學研究的檢測下限和靈敏度，成為研究者們亟待解決的難題。

圖片來自：Molecular & Cellular Proteomics 2(10):1096-103

蛋白質組的變化提供了細胞/機體生命活動的快照，這是因為細胞主要通過調節(jié)其蛋白質的活性和水平來響應內外部環(huán)境的變化。但是蛋白質功能的復雜性也意味著檢測單一蛋白質并不能了解生命機體的全貌，反倒是多個蛋白質的一致性變化更能清晰的解析疾病的蛋白指紋譜，以及藥物作用的蛋白質靶標級聯反應路徑。因此開發(fā)超多重蛋白組檢測工具對藥物開發(fā)和臨床精準醫(yī)學的深入開展具有重要意義，運用場景廣闊。

在藥物開發(fā)領域，目前來看，大部分人類疾病也是由于蛋白質變化而引起的，95%的FDA批準的藥物均以蛋白質為靶點，蛋白質組學技術可以幫助開發(fā)新藥或改進現有藥物。

例如，通過分析藥物處理后細胞內蛋白質的變化，研究人員可以更好地理解藥物的作用機理和毒理。在藥物臨床試驗中，蛋白組檢測可輔助臨床入組病人選擇、用藥監(jiān)測等，能夠有效提升藥物臨床研究的成功率，目前需要生物標志物監(jiān)測的腫瘤藥也逐漸成為主流。根據Biodesix 2022年報披露，使用Biomarker進行癌癥藥物的臨床試驗比例從2000年的15%，已上升至2018年的55%。

在臨床精準醫(yī)學領域，蛋白質組學被用來識別與特定疾病相關的蛋白質標記物，如癌癥、心臟病和神經退行性疾病。通過分析疾病狀態(tài)和正常狀態(tài)下的蛋白質表達差異，研究人員可以發(fā)現潛在的生物標志物Biomarker，后續(xù)進行開發(fā)作為伴隨診斷的產品，用于精準疾病分型、早篩、診斷、療效觀測及用藥方案調整、預后分析等。

開發(fā)以高速液滴生成和集成式表面陣列傳感為核心的蛋白組學檢測技術

為了加快蛋白組學檢測產品的研發(fā)和商業(yè)化，柵極芯致組建了一支經驗豐富的交叉學科研發(fā)團隊，核心團隊涵蓋半導體，微流控，試劑開發(fā)及AI算法等背景，在生物傳感和IVD微流控技術方面有多年的技術積累，同時在蛋白標志物的篩選發(fā)現和臨床應用方面有豐富的產品開發(fā)經驗。

其中CEO張清洋博士，畢業(yè)于Johns Hopkins University材料工程系，擁有豐度的半導體微納工藝經驗，曾任職于華星光電等企業(yè)；CTO具有半導體和微流控專業(yè)背景，具有十年IVD體外診斷設備和耗材開發(fā)經歷，曾任職于華大智造和萬孚生物等IVD頭部企業(yè)。

另外公司研發(fā)團隊也包括pTau-217 Simoa檢測試劑盒開發(fā)經驗的資深研發(fā)科學家以及10多年化學發(fā)光、電化學發(fā)光、抗體核酸偶聯的試劑研發(fā)專家。

柵極芯致聚焦于將先進半導體技術應用于蛋白組學的超靈敏蛋白檢測及超多重蛋白檢測領域的研發(fā)，核心目標是為生命科學上游、新藥研發(fā)及臨床診斷開發(fā)更多高效、快速、低成本和便攜化的蛋白組檢測設備及試劑。

團隊開發(fā)了全球首創(chuàng)的集成式表面陣列傳感系統(tǒng)（ISAS），通過在晶體管光電傳感器表面集成特殊封裝工藝，可實現片上1:1多通道熒光成像。該系統(tǒng)可替代目前使用的熒光顯微成像系統(tǒng)，可以實現一鍵式自動成像檢測，使檢測儀器變得方便快捷；在成本上比精密光學系統(tǒng)的成本有指數級的優(yōu)勢；另外還具備大視野、易集成等優(yōu)勢。

>>>>第一條管線：針對目前行業(yè)內特定疾病蛋白靶點檢測靈敏度不高的問題

基于獨創(chuàng)的高速液滴生成的微流控芯片及ISAS檢測芯片，柵極芯致產品矩陣中的Drip單分子免疫檢測平臺可以突破傳統(tǒng)蛋白檢測的下限，實現飛克級別的蛋白檢測。

該平臺從檢測設備及耗材成本上較現有基于微孔芯片的單分子免疫產品有十倍數量級的下降，同時檢測的穩(wěn)定性和準確性也不受傳統(tǒng)微孔芯片磁珠存在落孔率的影響，有望加速單分子免疫設備在科研端及臨床端的普及，從而幫助疾病的早期篩查和藥物干預。

>>>>第二條管線：針對目前蛋白靶點種類和數量過多的大panel檢測痛點

通過自研的PXA試劑技術及ISAS基因芯片，柵極芯致產品矩陣中的超多重陣列芯片檢測平臺，可以實現單張芯片完成千重靶點的多重檢測，為蛋白組差異分析提供一種更靈活的檢測方式。

柵極芯致利用自身在微流控及半導體領域方面的優(yōu)勢，集中精力在核心模塊實現技術創(chuàng)新和突破，通過對一個或者多個模塊的優(yōu)化改進，從而對檢測平臺在系統(tǒng)層面有相當大的改善，最終體現在檢測平臺測試結果的性能及成本相較于國外行業(yè)標桿有大幅的改善或下降。

第一代原理樣機已通過驗證，多線并舉打造蛋白組學綜合檢測平臺

據悉，柵極芯致的第一代原理樣機已經通過驗證，并在進一步優(yōu)化后將快速推向市場。

為了將超靈敏和超多重的蛋白組檢測平臺快速推向市場，柵極芯致目前即將啟動新一輪融資。隨著新一輪資金的到位，柵極芯致在未來的研發(fā)規(guī)劃方面會持續(xù)地進行底層技術的創(chuàng)新。

首先，憑借在半導體光電傳感領域深耕數年，柵極芯致針對全球首創(chuàng)的集成式表面陣列傳感系統(tǒng)（ISAS）進行2.0版本的迭代更新。

其次，柵極芯致會持續(xù)加大試劑方面的研發(fā)力度，尤其是抗原抗體核心原材料的開發(fā)，核心原材料的自主可控可以為產品開發(fā)提供更好的保障，另外對抗原抗體等核心原材料的穩(wěn)定性驗證，同時試劑的配方和優(yōu)化等多方向研發(fā)工作會明顯地提升蛋白組學檢測的性能。

再次，柵極芯致會更加重視蛋白組學在科研和臨床方面的應用開發(fā)，積極參與科研及藥物開發(fā)過程中的靶點發(fā)現和檢測。

最后，柵極芯致也會逐步突破目前現有方法學的限制，在方法學層面進行更多的嘗試和創(chuàng)新，希望通過檢測方法學的創(chuàng)新而引領蛋白組學的發(fā)展。 

轉載來源：動脈網 作者：李汶蕓