2025年7月26日，中国科学院上海高等研究院举办“国家蛋白质科学研究（上海）设施开放十周年学术论坛”。来自全国各领域的专家学者以及关心国家蛋白质科学研究（上海）设施发展的友人齐聚论坛，共话蛋白质大科学设施的发展与科学创新。
本次论坛邀请了多位院士专家、政府领导和行业代表参与。中国科学院院士施蕴渝、王志新、饶子和、赵国屏、李林，中国工程院院士赵振堂等知名学者莅临现场。上海市相关部门、中国科学院机关和分院相关领导，兄弟科研院所、高校、合作企业的领导专家，各行业用户代表，以及学界和产业界友人共同见证了蛋白质设施的十年辉煌。 论坛开幕式由中国科学院上海高等研究院党委书记陈丰伟主持。陈丰伟首先对参会嘉宾表示热烈欢迎，介绍了蛋白质设施作为国家重大科技基础设施的重要地位。他强调，蛋白质设施不仅为生命科学基础研究提供了强大支撑，也为生物医药产业发展注入了创新动力。随后，中国科学院上海高等研究院院长黄政仁、中国科学院上海分院副院长王燕、浦东新区科技和经济委员会副主任徐敏栩分别致辞，高度肯定了蛋白质设施在服务国家战略需求、推动科技创新和产业发展中的重要作用，并对设施未来的发展寄予厚望。 蛋白质设施主任吴家睿作《国家蛋白质科学研究（上海）设施-建设、运行、发展》主题报告，他将蛋白质设施比作生命科学研究的“三甲医院”，全面展示了蛋白质设施十年来在科研支撑、技术创新、产业服务等方面取得的丰硕成果，并展望了未来十年的发展方向。在随后的高研大师讲堂中，饶子和院士围绕《Pathogens & Universal Health》作专题报告，深入探讨了病原体研究与全球健康的密切关联。许文青研究员则系统介绍了中国蛋白质结构数据库的最新进展，展现了我国在该领域的数据资源优势。论坛还设置了“高研交叉论坛用户论坛”和“高研交叉论坛技术讲堂”两场分论坛，分别聚焦用户最新成果和技术创新，为参会者提供了深入交流的平台。本次论坛系统总结了蛋白质设施十年发展成就，彰显其作为国家战略科技力量的重要地位。设施将持续深化开放共享机制，推动产学研协同创新，为提升我国生命科学核心竞争力提供坚实支撑。 国家蛋白质科学研究（上海）设施，简称蛋白质设施，隶属于中国科学院上海高等研究院，坐落在上海张江，由国家发展改革委员会投资并于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。作为全球首个生命科学领域的综合性大科学装置，蛋白质设施现有九大技术系统，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。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），并于2022年正式加入国际蛋白质结构数据库组织，成为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。 作为国家重大科技基础设施，蛋白质设施自建设以来始终面向人民生命健康领域的重大需求，聚焦基础研究、前沿交叉和生物医药产业转化关键环节，深度参与上海国际科创中心和张江综合性国家科学中心建设，持续为生命科学重大科研任务提供高水平技术支撑，在提升我国生命科学原始创新能力和生物医药自主可控水平方面发挥了重要作用。 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。设施支撑完成科研课题超13400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（包括《自然》《科学》《细胞》国际顶级期刊学术论文136篇），在疾病机理解析、创新药物研发、合成生物设计等前沿应用领域取得了一系列重大研究成果，推动了多项原创性科研成果落地转化。设施用户成果入选 “中国科学十大进展”3项、“中国生命科学（领域）十大进展”8项、“中国十大科技进展新闻”4项、 “国内十大科技新闻（科技日报）”2项、“国内十大科技新闻（中央广播电视台）”1项、 “中国十大医学科技新闻”3项、“中国高等学校十大科技进展”2项。 一、服务国家战略需求，赋能蛋白质科学创新与高质量发展 蛋白质设施充分发挥国家大科学装置在结构表征、功能解析与技术集成方面的优势，持续服务国家在生命健康、生物安全、农业可持续发展及生物医药产业创新等重点方向的战略需求，推动多项具有国际影响力的科研成果产出，为科技高水平自立自强与产业高质量发展注入设施的强劲动力。 蛋白质设施推动我国重大传染病防控领域取得若干重大原创成果。依托其九大系统技术的结合与互补，支撑用户在面向人民生命健康的公共卫生安全防控领域相关的蛋白质结构与功能研究中取得了一系列具有国际影响力的原创性成果。这些成果，如国产抗新冠病毒一类新药靶向新型冠状病毒主蛋白酶的结构机理、解析乙型肝炎病毒衣壳蛋白关键构象及其在病毒组装和生命周期中的结构基础等，显著提升了我国在应对新发病毒紧急公共卫生事件时快速解析新发病毒相关蛋白结构的研究能力，为深入阐明其传播机制以及抗病毒药物研发奠定了坚实基础。此外，蛋白质设施还助力重大疫情防控，加速了亚单位重组新冠疫苗、抗体药物和小分子药物等多种治疗方案的研发进程。这一系列成就充分展现了我国蛋白质研究设施在推动重大传染病防控领域取得原创性突破方面的重要作用，彰显了其在国家健康事业中的战略地位。 蛋白质设施推动我国免疫治疗科学研究取得系列重大突破。蛋白质设施的用户充分利用设施超快时间分辨和超高空间分辨能力，在分子层面揭示了人体免疫系统的复杂动态作用机制，取得了一系列具有重大国际影响力的突破性成果，其中“T细胞免疫的触发机制” 对免疫受体的活化机制展开深入的研究，阐明了细胞质膜胆固醇对T细胞受体触发和T细胞抗肿瘤免疫的调控机制，发展了T细胞治疗新策略，相关研究成果正在开展临床实验研究，推动了学科和相关产业的发展。该成果获得2022年度上海市自然科学一等奖以及2023年度国家自然科学二等奖。这些突破不仅为临床应用奠定了科学依据，还为进一步深入研究免疫系统动态调控机制提供了重要视角，有望开创新的免疫治疗策略，推动我国在自身免疫疾病和癌症等领域的治疗水平迈上新台阶。 蛋白质设施推动我国植物学与农业应用基础研究取得多点突破。蛋白质设施凭借其独特的高分辨率结构解析技术与先进的多技术集成平台，帮助科研用户在揭示植物蛋白质与其他生物分子（如小分子激素、RNA、DNA）相互作用的分子机制方面取得了一系列重要研究成果。如，重构了水稻激素受体与信号转导复合物的三维结构，揭示了这些分子如何在抗逆环境下调控基因表达，增强水稻对逆境的适应能力；成功构建了基于结构生物学与数据智能结合的“作物性状调控因子功能数据库”，为分子育种、基因编辑及精准农业提供了全新的技术支撑。通过与农业科研机构及企业的深度合作，蛋白质设施还支撑了大规模的农业项目，如高效抗逆性状的种子改良、作物新品种的选育等，促进了我国农业科研从基础研究到实际应用的转化。这些突破性的研究成果不仅推动了我国农作物耐逆高产基因资源的深度开发，也为实现农业现代化、保障粮食安全提供了关键支撑，有力地服务于国家粮食安全战略的实施。 蛋白质设施赋能我国蛋白质设计与合成生物学发展。设施充分发挥其结构表征、高通量筛选与蛋白质结构数据库等多维度平台优势，持续赋能我国蛋白质从头设计与功能分子合成研究，取得了一系列重要的研究成果。在蛋白质从头设计方面，设施支撑用户实现从头设计新酶、蛋白质工程、酶催化性能优化等高效研发，不仅将传统需若干年才能完成的酶改造周期缩短至半年内完成，还助力实现酶活性性能验证（相较野生型显著提升5–6倍）。在药物递送系统智能构建方面，设施也积极推进AI建模与结构表征技术的融合，目前正与研究用户合作探索深度学习模型在同步辐射生物小角散射线站的深度整合，构建集溶液结构测定、AI建模与配方智能筛选于一体的新型脂质递送系统智能设计平台，支撑下一代生物药物的工程设计与产业转化。 蛋白质设施面向产业应用助力创新攻克关键技术瓶颈。聚焦国家生物医药战略部署，强化“面向国民经济主战场”的服务导向，蛋白质设施面向生物医药、大健康等重点产业，积极促进产学研深度融合，广泛服务产业用户，参与解决新药研发、结构优化、生物大分子药物递送等环节的 “卡脖子”技术难题，不断提升我国医药健康领域的创新能力与产业竞争力。依托九大技术系统，蛋白质设施构建了从原子级结构解析到系统功能验证的全流程技术服务平台。企业用户可在设施中实现从候选分子结构解析、靶点机制阐明，到递送体系构效优化、先导化合物筛选的全链条技术支持，有效加快药物研发周期、降低研发风险。设施现已支持百济神州完成了国产抗癌药“泽布替尼”关键靶点的结构优化研究，助力其在中美两地同步上市；支持复星凯特、信达生物、睿智化学等多家企业开展PD-1抗体药物、mRNA核酸药物、抗体偶联药物等方向的关键技术攻关，显著提升我国结构基础支撑下的创新药研发效率。目前，蛋白质设施已为超过100家生物医药企业提供高端技术服务，覆盖抗体工程、结构疫苗、细胞治疗、药物递送系统、合成生物学等领域。针对企业多样化技术需求，设施推出定制化技术解决方案，并探索实验室建设、平台共用、数据共享等多种合作机制，推动科技成果高效转化落地。在服务生物医药强国战略、提升产业核心竞争力、实现科技自立自强中的关键支撑作用。 二、夯实核心技术根基，驱动蛋白质设施自主创新与升级发展 十年来，蛋白质设施作为我国蛋白质科学研究“国之重器”，始终致力于推动蛋白质科学技术的升级与创新。通过整合先进的实验技术与自主研发的技术平台，形成了多系统协同的强大技术支撑能力，不仅在生命科学基础研究领域取得应用进展，还为生物医药产业提供了全方位的技术支持，推动了新药研发、精准医疗、疫苗设计、合成生物学等方面的技术革新。 建设了基于结构的高通量药物筛选与优化平台。蛋白质设施凭借其高性能X射线衍射、冷冻电子显微镜、小角X射线散射等先进结构表征技术，与设施规模化分子制备系统联用，建立了基于结构的高通量药物筛选与优化平台，实现了药物研发过程中的结构基础支持。从小分子候选药物筛选到生物大分子复合物药物的结构解析，蛋白质设施能够为药物研发提供精准的结构数据，帮助科研人员迅速识别药物候选分子并优化其靶向效果，解决了传统筛选方法中存在的低通量、时间长、成本高等问题。具有自主知识产权的国产口服小分子抗新冠病毒药物“先诺欣”活性成分“先诺特韦”的发现过程及其临床前研究就是该平台成功应用的典型案例。可以说该技术平台大幅加速了从结构优化到临床阶段的研发进程，为我国创新药研发提供了高效快捷的技术支持。 建设了多时空尺度的生物分子动态结构表征平台。蛋白质科学的研究不仅需要了解生物分子的高分辨率静态结构，更需要运用时间分辨技术来解析结构动态变化过程。尤其是在关键的信号转导机制和分子相互作用等重要的生命过程中，蛋白质的动态结构呈现出独特的时空动态特征。围绕生物分子动态结构表征的技术需求，蛋白质设施建设了多时空尺度的蛋白质技术平台，通过多种结构表征技术方法的交叉融合，构建了多技术平台协同的生物分子动态结构分析平台。该平台整合X射线晶体衍射与小角散射、冷冻电子显微镜、核磁共振等多项技术特点，成功实现了蛋白质-小分子、蛋白质-蛋白质、蛋白质-核酸相互作用的动态结构解析。在整合实验技术的基础上，蛋白质设施最近与上海思朗科技有限公司签署合作协议，计划建设生物大分子动态结构的分子动力学计算平台，从而能够在微秒到纳秒时间尺度模拟蛋白质的动态构象变化，揭示其在生物过程中的功能机制。在抗体药物设计研究中，蛋白质设施通过该平台解析了多个抗体与其靶标的结合机制，并优化了药物的亲和力和选择性。不仅提升了药物的亲和力和特异性表征能力，还可以为膜蛋白、多结构域复合体等复杂生命大分子的结构解析提供有力的技术支撑。 建设了蛋白质结构数据库，支撑我国生命科学数据开放共享。顺应人工智能时代蛋白质科学发展的趋势，蛋白质设施联合上海科技大学iHuman研究所、免疫化学研究所，实现了中国机构参与国际蛋白质结构数据库（PDB）建设和管理的“从0到1”突破。目前中国蛋白质结构数据库注释审校的数据条目已覆盖约100%我国本土投递蛋白质结构数据总量。我国本土的蛋白质结构研究结果已经基本实现完全自主审校，并保持与国际数据库互联共享。截至2025年5月，PDB共收录235,666条高质量蛋白质结构数据，其中约10.3%来自中国地区的投递，位于蛋白质设施的中国团队已累计注释审校数据条目超过6000个。该数据库不仅收录了单个蛋白质分子的结构数据，还包含了药物靶点、抗体结构、疫苗设计等领域功能复合体的结构信息；通过人工智能技术对这些数据进行分析与挖掘，已为全球蛋白质科学研究提供了重要的数据支持，同时也为全球药物研发和疫苗设计提供了协同合作的开放平台。通过对数据库数据的深度挖掘，蛋白质设施在蛋白质功能预测、药物设计优化等领域也提供了重要的技术支撑。 构筑标准高地，赋能蛋白质设施自主创新提质升级。蛋白质设施始终将技术标准化体系建设与检测能力认证作为提升自主创新能力、保障平台高质量运行的基础性工作。近年来，蛋白质设施不断完善核心技术规范体系与质量控制机制，积极推动结构生物学相关技术应用领域技术标准的制定与推广，为我国蛋白质科学研究走向高水平自主可控奠定坚实基础。在标准研制方面，设施牵头或参与制定了多项结构生物学与高端检测服务领域的国家标准、行业标准及团体标准，涵盖纳米粒子粒度检测、结构解析流程、数据质量评价、技术测量规范等关键环节，填补了国内相关标准体系的空白。如设施主导完成的国内首个《脂质体脂膜结构的测定：X射线小角散射检测方法》团体标准，已被多个科研院所、医药企业广泛采纳，显著提升了数据一致性与结果可重复性，为技术成果的产业应用奠定基础。在资质认证方面，蛋白质设施依托完善的质量管理体系，现已获授权6项具备国际互认能力的CNAS技术认证资质证书，在样品检测、结构测定、数据分析等关键环节建立起符合国际质量标准的服务体系。当前，蛋白质设施已具备为科研单位、医疗机构、生物医药企业提供高质量第三方检测服务的能力，在提升我国蛋白质科学数据的权威性、规范性和行业认可度方面发挥了积极作用。 三、破界起势，助力生物医药产业发展 截止2025年5月31日，蛋白质设施已经为107家企业提供技术支撑和服务。2024年全年产业用户机时1670小时，产业用户服务量逐年增加。服务用户的同时，蛋白质设施积极开展与国际先进仪器生产厂家的合作，共同进行技术开发和推广运用。 合作建设实验平台。蛋白质设施与美国赛默飞公司达成战略合作建设蛋白质动态分析实验平台，基于赛默飞全球领先的高分辨质谱、冷冻电镜等平台及蛋白质组学解决方案，结合了蛋白质设施在结构生物学和蛋白质组学领域领先的科研能力、研发成果和强大的技术团队。整合双方优势资源，共同提升冷冻电镜研究、蛋白质组学研究、临床样本队列研究和生物医药领域产业的发展，共创技术新生态，为科研的新质生产力注入活力。 建立技术开发及用户服务中心。蛋白质设施与德国布鲁克公司合作建设“生物核磁技术开发与用户服务中心”，利用蛋白质设施在生命科学领域的影响力、用户群、定位和服务能力，结合布鲁克公司国际领先的核磁谱仪的技术推广需求，把生物核磁技术与应用拓展到动态结构生物学、细胞生物学及生物大分子药物研究和产业领域。作为技术开发与用户服务中心，双方将在设备升级、技术创新、产品展示、用户培训和学术交流等方面开展深入合作。双方联合成功举办了“2024年生物及生物制药核磁共振技术高级培训班”。 为生物医药产业提供完善的技术服务，助力生物医药研发。蛋白质设施多个技术系统为100多家生物医药产业公司提供完备的生物医药研发技术支持。通过219项单项技术服务以及八类定制化综合研究技术服务，蛋白质设施构建了完善的技术服务，从各个方面助力生物医药产业的研发工作。 从实验室到产业转化的全链条支撑。蛋白质设施支撑我国科学家开展生命科学前沿研究和生物医药研发工作，成功助力一批用户成果实现产业转化。典型成果包括助力新冠口服药物先诺欣、来瑞特韦上市，以及助力抗结核药物签订过亿元授权许可；此外，蛋白质设施在多项药物研发工作中也提供了技术支撑，包括雷公藤红素治疗结肠癌的中药现代化研究，WB436B作为抗胰腺癌药物的临床研究，以及VERU-111作为新冠口服药上市和重庆智飞生物制品股份有限公司的新冠疫苗研发等。 四、顺应AI时代浪潮，打造智能驱动的蛋白质设施新生态 面向人工智能时代的深度演进，科学研究正步入以数据驱动和模型预测为特征的“AI for Science”新时代。深度学习、大模型、图神经网络等先进算法的持续突破，正在重塑自然科学的研究范式，推动从实验主导向“模型辅助发现—实验验证闭环”转型。AI不仅成为工具，更正逐步演变为科学问题解决的核心驱动力。响应AI时代的召唤，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，以智能化、自动化、体系化的技术升级路径，推动核心实验平台向更高通量、更高维度、更强融合的方向演进，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，夯实我国在生命科学与生物技术领域的全球竞争力。 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。传统手段如X射线晶体学与冷冻电镜等主要解析蛋白质的稳定构象，而蛋白质在细胞内的动态运动、瞬态构象转换与功能调控机制已成为国际研究前沿。应对新一轮科技革命的技术挑战，蛋白质设施正系统布局蛋白质动态结构研究平台建设，着力提升设施整合结构生物学平台实时捕捉动态结构的时间分辨能力，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。 近期，蛋白质设施与上海思朗万维计算技术有限公司建设了“高性能蛋白质动态科学计算中心”，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，支撑蛋白质动态机制解析、活性构象识别、靶点结构变构预测等复杂任务，为新药发现与功能蛋白设计奠定数据基础。 在合成生物学这一“AI+生物”最活跃的领域，蛋白质设施也正在积极布局智能蛋白质设计与制造平台。结合生物分子结构数据库、AI算法创新和自动化合成技术，设施将对PDBc数据库与计算框架进行升级，并携手康码（上海）生物科技有限公司打造全球首个高通量的“DNA-to-Protein蛋白质体外无细胞合成”智能制造装置。该装置集蛋白设计、功能预测、体外合成于一体，形成结构-功能-合成全流程，支持非天然蛋白设计、酶活性调控因子的构建、可控模块化蛋白系统等前沿合成生物研究。 在AI引领的新一轮技术革命浪潮中，蛋白质设施正以结构生物学为锚点，全面拥抱智能计算、机器学习与高性能模拟技术，推动结构测定与功能设计的深度融合，打造“从结构认知”到“结构创造”的全新国家大科学设施新生态，为我国在蛋白质科学、药物研发与生物制造等领域抢占科技制高点提供坚实支撑。 五、科创与科普并举，构建弘扬科学家精神新高地 蛋白质设施自建设以来，始终坚持“科技创新”与“科学普及”双轮驱动的发展理念。十年来，蛋白质设施在推动科学前沿研究同时，也将科普教育纳入了其核心任务。设施积极打造科普教育平台，让蛋白质科学不再是专家学者的专属知识，而是触手可及的科学常识。设施依托其一流的实验平台和学术资源，常态化开展公众开放日、科普大讲堂、青少年科学营等多样化的科普活动，并结合重大科研成果发布节点举办设施探秘体验课程等互动项目，累计吸引数万人次社会公众和学生走进装置，感知蛋白质科学的魅力，激发了跨年龄段的科学兴趣。 为进一步实现“科研-产业-社会”三位一体的科学传播闭环，蛋白质设施组建了“面向产业用户的设施技术宣讲团”，以结构生物学、蛋白质药物研发等前沿知识为桥梁，面向生物医药、材料科学、日用化工等重点行业开展专业技术科普宣讲，在服务产业创新的同时，系统提升了社会公众对蛋白质结构与功能在医疗健康、合成生物学、能源转化等领域重要价值的认知，实现了科技服务与科学普及的协同增效。 在蛋白质设施的发展历程中，“弘扬科学家精神”贯穿始终。设施团队坚持以“严谨求实、勇攀高峰、团队协作、无私奉献”为精神内核，在科研攻坚和平台建设中不断砥砺前行，并将这一精神转化为鼓励青年成长、促进科学传播的制度化力量。设施特别成立了“蛋白质设施科普工作委员会”和“科普专项办公室”，鼓励青年科技人员在运维与开发之外，积极投身于科普文章撰写、科学图片设计、科学短视频制作、青少年课程开发等传播实践，将科研一线的知识与热情传递给更广泛的社会人群，形成了科学研究与知识共享并行不悖、互促共进的新格局。如今，蛋白质设施已形成“以科学为核心、以人民为受众、以精神为引领”的综合科普体系，获得“2021-2025全国科普教育基地”等荣誉称号。 结语 蛋白质设施的十年，是 “国家所需、科学所指、未来所向”的生动写照。蛋白质设施团队始终坚守科研工作者的初心，从基础设施建设到产学研协同联动，从一线用户服务到推动国际合作，以实际行动诠释了新时代大科学装置人的工匠精神与科学家精神。。 面向未来，蛋白质设施将以十年积淀为新起点，持续锚定国际科技前沿和国家战略需求，着力构建结构生物学与合成生物学交叉融合的技术新体系。设施将聚焦蛋白质动态结构研究这一全球挑战性方向，升级关键实验系统，携手高性能计算平台建设“干湿结合”的动态研究生态，打造支撑新药发现和功能分子设计的基础能力。同时，面向人工智能时代的合成生物学新机遇，设施将推动“蛋白质数据库”与“设计平台智能化重构”，建设全球首个高通量蛋白质“智造”平台，为我国率先占领生命科学技术制高点注入强劲动能。 以科技为桨，以初心为帆，蛋白质设施将继续在科技创新的广阔海域中砥砺前行，服务国家战略、赋能产业发展、启迪未来梦想，努力建设成为具有全球影响力的生命科学大科学装置，续写下一个更加辉煌的十年。
