分子尺度生物物理研究基础设施(MOSBRI)项目及其成果

《European Biophysics Journal》：The MOlecular-Scale Biophysics Research Infrastructure (MOSBRI) Project and its Outcomes

　　

《欧洲生物物理学杂志》(European Biophysics Journal, EBJ)本期特刊收录14篇文章，报道受益于欧盟委员会"地平线2020(Horizon 2020)"计划资助的"分子尺度生物物理研究基础设施项目(MOlecular-Scale Biophysics Research Infrastructure, MOSBRI，2021年7月至2025年10月)"的研究成果。在整个项目周期内，MOSBRI支持了多种雄心勃勃的整合性多学科技术研究，针对生物系统在原子分辨率结构描述与细胞尺度观察之间这一关键中间层级进行探究。MOSBRI联盟由巴斯德研究所(Institut Pasteur, Paris, France)协调，由来自11个欧洲国家的13个学术合作伙伴及2个工业合作伙伴组成。MOSBRI显著促进了分子尺度生物物理及相关领域科学研究的定性与定量提升，对欧洲公民的健康、福祉和环境产生积极影响。其通过三大支柱实现目标：仪器与专家知识的跨国访问(Trans-National Access, TNA)、网络活动(Networking Activities, NA)和联合研究活动(Joint Research Activities, JRA)。MOSBRI的TNA方案提供归属于5大类的25种技术访问(Fig. 1-3)。全球共提交超过250份TNA申请，促成210余次实地或远程访问，其中8项成果发表于本期EBJ特刊，涉及广泛生物学问题。联合研究活动(JRA)推动技术极限拓展、开发新方法学与应用、改进实验实践，并创建了分子生物物理在线数据分析平台(eSPC, https://spc.embl-hamburg.de/)及遵循FAIR原则的分子生物物理数据库(Molecular Biophysics DataBase, MBDB; https://mbdb-data.org/)。网络活动(NA)组织14期培训学校和4场国际会议，吸引近1000名参与者，并举办5次共识研讨会开展基准研究(其中一项描述收录于本特刊)。此外，本期EBJ还收录4篇基于MOSBRI会议上报告工作的文章。综上，MOSBRI满足了建立真正整合且多方法的欧洲分子生物物理社群的迫切需求，造福生物医药、生物技术、生物材料等领域学术界及工业界(尤其中小企业SMEs)。MOSBRI的遗产由"欧洲生物物理研究资源协会(Association of Resources for Biophysical Research in Europe, ARBRE，2021年倡议成立)"延续，该协会已于2025年7月作为首个跨国而非国家级生物物理学会正式加入欧洲生物物理学会联盟(European Biophysical Societies' Association, EBSA)。

一、研究背景与开展目的

在生命科学领域，原子分辨率的结构生物学（如X射线晶体学、NMR）与细胞尺度的生物学观察之间存在一个关键的中间空白地带——分子尺度（mesoscopic/molecular-scale），即生物大分子、复合物及超分子组装体在溶液或近生理条件下的动态行为、相互作用与构象变化。此前欧洲缺乏统一的、可跨国访问的分子尺度生物物理技术整合平台，各实验室难以便捷获取多种互补的高端生物物理表征手段（如各种光谱学、散射、微 calorimetry 等）及配套专家指导。为填补此空白、促进欧洲分子生物物理共同体形成并服务学术界与工业界，欧盟通过"地平线2020(Horizon 2020)"计划资助启动了MOSBRI（MOlecular-Scale Biophysics Research Infrastructure）项目（2021年7月–2025年10月），由法国巴黎巴斯德研究所(Institut Pasteur)协调，联合11个欧洲国家13个学术及2个工业伙伴。该项目旨在通过跨国开放共享设施、联合技术开发、人员培训与标准制定，推动分子尺度生物物理研究水平的整体提升。本期《European Biophysics Journal》(EBJ)出版特刊，集中展示MOSBRI支持下的代表性研究成果及项目产出。

二、主要关键技术方法

研究人员采用三大活动模块开展项目：(1) 跨国访问(Trans-National Access, TNA)：向全球开放25种分属5大类的分子生物物理技术（如圆二色光谱CD、荧光相关光谱FCS、等温滴定量热法ITC、动态光散射DLS、小角X射线/中子散射SAXS/SANS、电子顺磁共振EPR、表面等离子体共振SPR等），提供实地或远程机时及专家指导，接收并评审全球申请；(2) 联合研究活动(Joint Research Activities, JRA)：多节点协作攻关技术极限、开发新方法论与开源数据分析软件（如eSPC在线分析平台），并构建遵循FAIR原则的分子生物物理数据库(Molecular Biophysics DataBase, MBDB)存储原始测量数据；(3) 网络活动(Networking Activities, NA)：举办培训学校、国际会议及共识研讨会，开展跨站点基准研究(benchmarking studies)以推动实验标准化。TNA用户提交的样品多为重组蛋白、核酸、蛋白-核酸复合物、纳米颗粒、抗菌肽等生物大分子体系，来源于各受资助课题组的实验材料。

三、研究结果（按原文结构要点总结）

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  MOSBRI联盟构成与地理分布(Fig. 1)：研究人员指出MOSBRI由Institut Pasteur协调，涵盖11个欧洲国家13个学术及2个工业合作伙伴，形成广泛的跨国基础设施网络，为后续TNA/NA/JRA奠定组织基础。
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  三大支柱活动架构(Fig. 2)：研究人员阐明MOSBRI通过Trans-National Access (TNA)、Networking Activities (NA)、Joint Research Activities (JRA)三位一体推进目标，TNA开放高端仪器与专家知识，JRA开发新技术与数据标准，NA组织培训与共识建立。
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  可访问的生物物理技术家族(Fig. 3)：研究人员介绍TNA提供5大家族共25种分子尺度生物物理技术，覆盖光谱、散射、量热、单分子/荧光及波谱类方法，使用户可根据生物体系特点选择最适多技术组合进行整合研究。
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  TNA申请与成果产出：研究人员统计收到全球超250份TNA申请，批准超210次物理或远程访问；其中8项访问直接支撑了本期EBJ特刊中的发表文章，研究对象包括MMACHC蛋白构象与寡聚化调控、Hfq蛋白协助DNA去纠缠、蛋白在SBA-15介孔颗粒中的装载与结构变化、氮氧自旋标记与非天然氨基酸结合位点特异性自旋标记-电子顺磁共振(site-directed spin labeling EPR, SDSL-EPR)研究蛋白动力学、抗体二级结构分析的CD光谱与SELCON算法、嗜辐射脱氧球菌Dps纳米笼结合质粒DNA、细菌耗氧率代谢与药敏检测、细胞色素纳米线合成与表征等，体现MOSBRI促成的多技术整合研究广度。
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  JRA产出——新软件与数据库：研究人员说明JRA开发了eSPC在线数据分析平台(https://spc.embl-hamburg.de/)及基于FAIR原则的MBDB分子生物物理数据库(https://mbdb-data.org/)，使原始生物物理测量数据可被查找、访问、互操作及复用，提升领域数据管理水准。
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  NA培训、会议与共识基准研究：研究人员提到NA举办14期培训学校与4场国际会议，累计近1000名参与者；组织5次共识研讨会，其中一项关于牛胰岛素淀粉样纤维跨站点标准化研究的基准比较（因结构多态性带来挑战）被收录于本特刊(Nystr?m et al. 2026)。
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  会议相关投稿收录：研究人员指出本期EBJ另含4篇源于MOSBRI会议报告工作的文章，涉及计算设计改造重组紫酸磷酸酶、基于DNA纳米杠杆表面弱蛋白–双胞质双层模拟脂筏(bicelle)结合定量、环糊精–客体结合作用的流动诱导分散分析(Flow-induced Dispersion Analysis, FIDA)、光镊研究病毒自组装动力学及病毒–细胞相互作用。

四、讨论与结论总结（翻译浓缩）

研究人员总结，MOSBRI项目成功回应了建立真正整合且多方法学的欧洲分子尺度生物物理社群之迫切需求，通过开放跨国仪器访问(TNA)、联合技术开发与标准化(JRA)及广泛的人员培训交流(NA)，显著提升了分子生物物理及相关交叉领域（生物医药、生物技术、生物材料等）从学术界到工业界（尤其中小企业SMEs）的研究质量与协作水平。项目遗留价值由2021年倡议成立的"欧洲生物物理研究资源协会(Association of Resources for Biophysical Research in Europe, ARBRE)"承接，并于2025年7月作为首个跨国成员正式加入欧洲生物物理学会联盟(EBSA)，确保欧洲分子尺度生物物理研究基础设施网络及合作精神得以延续。本期EBJ特刊所汇集的TNA衍生成果、JRA数据库/软件工具及NA基准与会议文章，共同佐证了MOSBRI在促进整合性多技术生物物理研究、数据透明共享及领域标准化方面的实质性贡献。