你知道吗？中国检验领域首个走向世界的指标，竟是这样发明的！
每年我们都会看到数百个不同基因或蛋白被发现是某个疾病的生物标志物的文献报道，然而这些被报道的标志物往往来也匆匆，去也匆匆。检验科的很多指标都已经用了30-50年，为何寻找新的经得起考验的生物标志物如此之难？不少药物的研发也是因为没有好的无创指标而困难重重，比如脂肪肝需要肝脏穿刺活检来明确诊断和评估药效，这就导致病人入组十分困难，至今仍没有特效药物被获批。
生物标志物（Biomarker）是能被客观测量和评价、反映生理或致病过程、以及对医疗干预措施产生生物学效应的指标，根据其应用价值可分为诊断、监测、药效、预测、预后和风险生物标志物等几大类。从1847年首次发现蛋白质癌症标志物-免疫球蛋白轻链蛋白开始，到21世纪“精准医学”的蓬勃发展，生物标志物的发现和应用已成为生物技术及生物制药行业的重要研究方向之一。
然而，生物标志物从被发现到临床应用，往往充满了各种挑战。
肝纤维化生物标志物研究尤其迷雾重重。众所周知，我国是肝病大国，全世界1/3的肝病患者都在中国。肝纤维化是各种慢性肝病向肝硬化、肝癌进展过程中的共同病理学改变，可以说是“肝癌的起始阶段”。现代肝脏病学权威Hans Popper教授曾说过：“谁能阻止或延缓肝纤维化，谁就能医治大多数慢性肝病。”可见肝纤维化的早期识别和动态监测对于肝脏健康至关重要。然而肝纤维化是一个非常复杂的多因素作用导致的病理过程，至今仍未明确全部机制。这使得既往的肝纤维化的血清学指标始终无法在临床应用中有理想的诊断效能，甚至有不少潜在生物标志物仅仅停留在实验室发现阶段。
缕缕失败的探索结果让整个肝病界对用单一血清学标志物检测来诊断肝纤维化都持有”不太可能“的质疑态度。一位德高望重的专家更曾断言：“单个血清学标志物是完全不可能诊断肝纤维化的，我们实验室验证了很多文献报道的标志物，性能都不好，都失败了。”也因此在很长一段时间内，临床都并不重视肝纤维化这一肝病向肝癌发展的关键阶段。
这一困境，引起了林标扬的沉思。
林标扬教授，是著名系统生物学科学家，国际和国内系统生物学研究的先驱者。曾编著我国第一本系统生物学研究生教材——《系统生物学》一书，受到美国三院院士、系统生物学之父Leroy Hood 教授的好评并作序。2004年他曾和Leroy Hood等三位顶级科学家在Science发表了“3P医学（预防，预测，个体化医疗）”倡导文章，引领精准医学概念。
Hood, L., J. R. Heath, M. E. Phelps and B. Lin (2004). "Systems biology and new technologies enable predictive and preventative medicine." Science 306(5696): 640-643.
图1 Leroy Hood 教授考察杭州普望生物和林标扬合影。林标扬编著的“系统生物学”书，Leroy Hood 教授和林标扬等在科学杂志的3P医学文章-开创了精准医学时代的文章。
凭借在系统生物学的多年潜心研究，林标扬知道肝纤维化标志物的寻找之路一直充满困难的原因。系统生物学之前的许多生物标志物研究就犹如盲人摸象，找到的标志物只是基于片面的信息，往往性能不佳。即使把多个性能不佳的标志物组合起来应用，性能也不如人意（如肝纤维化的FIB-4，APRI模型）。这充分体现了生命有机体是非常复杂的，许多部分都在以多种方式相互作用。
系统生物学中的“发现性科学”（Discovery science）是个打破了信息局限的革命性研究方法。不同于先入为主的假说性科学，“发现性科学”由大数据驱动。然而大数据的收集足以让大部分科学研究者望而却步——不仅需要掌握最新的科学方法和技术平台，还要具备足够的决心和耐心、投入大量的人力物力和精力。最典型的“发现性科学”研究就是早年的人类基因组计划——花费30亿美元，历时18年 （1985-2003年）。
壳酶蛋白是林标扬耗费10余年，耗资上亿，应用“发现性科学”研究发现的肝纤维化生物标志物，是通过大数据的系统整合分析，进行类似漏斗形的筛选，让数据呈现出问题本质和最佳解决方案的最终成果。
图2 假说性研究和发现性科学研究：截然不同的研究方法
（来自林标扬教授被邀请在中国肝炎防治基金会上的演讲）
基于多年系统生物学理论的深入研究和积累，林标扬提出，一个好的肝纤维化标志物需要满足3个基本特性：一是肝脏特异的，二是肝纤维化组织高表达的，三是能分泌到组织外的蛋白。当时大多数肝脏的标志物都是没有肝脏特异性的蛋白。作为抽血检查的体外诊断标志物，如果没有组织器官特异性，就不知道一个蛋白改变了，到底是哪个器官出了问题。比如，某个蛋白在心脏、肝脏和肺均表达，它的变化则可能代表心脏、肝脏或者是肺出了问题，那该蛋白就没有特异性。
为了解答以上三个问题，林标扬和团队积累多年，构建了世界上最大的肝病大数据库，包括肝脏组织特异性大数据库、肝纤维化高表达蛋白或基因大数据库、肝纤维化组织的分泌蛋白质组学大数据库。
首先，要了解一个蛋白是否是肝脏特异的（或富集表达的），不能只研究肝脏，而是需要研究人体所有器官和组织。因此林标扬团队利用二代测序技术，构建了近40个人体不同器官组织的高达8000万数据点表达数据库，由此可以分析得到哪些蛋白是肝脏特异或者富集表达的。
其次，利用二代测序和质谱分析技术，对比了正常肝脏和几百个患者肝纤维化肝脏的转录组和蛋白质组数据，找到差异表达的蛋白。
第三，利用分泌蛋白质组学技术，构建了肝纤维化组织的分泌蛋白质组学大数据库，知道了哪些蛋白可以从肝脏分泌到血循环中。
最后，通过系统生物学的整合分析，得到一系列候选标志物，再进行多中心的临床验证，最终找到性能最佳的肝纤维化标志物——壳多糖酶3样蛋白1（图2）。
为了便于传播和记忆，林标扬为其命名简称“壳酶蛋白”，如今已经深入人心。
图3源自系统生物学和发现性科学的研究发现了壳酶蛋白
2014年林标扬申请了壳酶蛋白的专利，并于2014年年底成功完成产品开发，取得药监局注册证书。然而在其后的5年时间中，壳酶蛋白的推广过程极其艰难。很多临床医生不相信一个简单的指标可以有如此优秀的性能，毕竟过去的20年里曾涌现过的多个肝纤维化的诊断新指标几乎都经不起临床的检验。但是林标扬坚信，通过发现性科学得出的研究成果必定不同于假说性科学的研究结果。那些最终经不起临床验证的生物标志物，基本都源自假说性科学。
中国是肝病大国，有着8600万的慢乙肝感染者。慢乙肝的治疗长期以来都存在着一个极大的致命误区，即认为肝功能转氨酶正常的人群不需要进行抗病毒治疗。这就导致大量患者错过了最佳治疗阶段，肝病在不知不觉中进展肝硬化和肝癌。有许多典型的案例让人唏嘘和惋惜，例如近年香港著名影星。
早在2017年，林标扬联合北京301医院著名肝病专家张鸿飞主任和云南省第二人民医院刘云华主任，开展了一项针对转氨酶正常（小于40 U） 的慢乙肝人群的研究。研究设计这部分病人只要壳酶蛋白浓度大于79ng/ml，就启动抗病毒治疗。结果发现一个月后，90%的患者肝纤维化明显开始好转。该研究成果被邀请于2019年4月18-20日在日本东京举行的“亚太肝脏研究协会单项会议之肝脏免疫学和遗传学大会”（图3）上做了口头报告，获得日本和亚太国家肝病同行的高度认可。
壳酶蛋白的研究脚步未曾停歇，研究结果也曾获邀于2020年3月4-8日在亚太肝脏研究协会年会上进行主会场报告，由于疫情原因，林标扬教授无法赴会演讲，特邀香港中文大学Grace Lai-Hung Wong(黄丽虹)教授作主题报告，获得亚太地区专家的一致好评。
图52020年3月4-8日在印度尼西亚巴厘岛(Bali) 举行的亚太肝脏研究协会年会
为积极响应世界卫生组织（WHO）和健康中国2030年消灭慢乙肝威胁的号召，林标扬团队提出了一个“即测即治”策略，该策略是一个“至优、至简、至新”的方案（图5）：如果壳酶蛋白高于79ng/ml，意味肝纤维化在积极进展，则需要马上启动治疗，如果小于79ng/ml，可暂时观察 。就在不久前，2022年6月5日的亚太肝脏研究协会肝纤维化主题会议上，大会主席、北京友谊医院副院长、著名肝纤维化专家尤红教授进行了这一主题的演讲。中华医学会肝病学分会候任主任委员南月敏作为主持人介绍了该主题。相信该策略将极大地助力慢乙肝扩大治疗加速落地，让更多慢乙肝感染者“应治尽治”。
图62022年6月5日的亚太肝脏研究协会肝纤维化主题会议尤红演讲
“什么是路？就是从没路的地方践踏出来的，从只有荆棘的地方开辟出来的”，原研创新最大的难题不是如何多走一条新路，而是如何回归本质突破无人区。正如普望生物的英文名 Proprium的含义一样，林标扬始终认为，医学诊断要根据“本质属性或特征”来诊断才有意义。林标扬和普望生物通过系统生物学了解各种医学难题的“本质属性或特征”，坚持研发针对“本质属性或特征”的高临床价值诊断产品，不断突破威胁人类健康的“卡脖子”难题，用科技创造普惠大众的健康新希望！