
2024年12月11日,Nature发表了一篇由国家蛋白质科学中心贺福初院士和苏黎世联邦理工学院Ruedi Aebersold教授联合近百名国际科学家发表的题为“π-HuB: the proteomic navigator of the human body”的观点文献。本文介绍了π-HuB项目,旨在通过生成和利用多模态蛋白质组数据来增强对人类生物学的理解,并推动精准医疗和智医的发展的“大科学”项目。
主要目标值
π-HuB 顶目旨在用用四大制定目标来体现了人体健康蛋白酶质组的奥秒,并带动精准服务医疗服务的趋势。1. 表明人体组织工作原理
数字9化剖解前景:利用单细胞和空间蛋白质组学等技术,将人体分解成一系列数字蛋白质组解剖空间,包括:
● 集体/器脏的癌细胞组成的 ● 单独一个神经细胞类行的核苷酸质结构 ● 受损细胞内的核高蛋白组公司团伙电脑网络蕴含构筑远离:通过整合多模态数据融合/整合技术,特别是深度学习和基础模型的快速发展,将高分辨率、基于解剖的蛋白质组数据转化为解码细胞/组织/器官的分子/细胞构建原理的绝佳机会,并揭示生物过程的关键分子/细胞机制,即从蛋白质网络到表型的因果关系。
2. 制作 Meta Homo Sapiens 沙盘模型
生命安全过渡期旅途:深入研究个体一生中人类蛋白质组的动态变化,探索人类蛋白质组如何适应影响健康结果的各种因素。
心态地方:将整个人体状态空间转换为多个子空间,并通过各种维度进一步分解,例如:
● 关注重要临产和在产后时间段的球胆固醇组基地轨道 ● 设计更复杂的肠道疾病发展趋势和最新动态信息时中更复杂的血清质组的纵向设计动态信息的变化 ● 判定非遗传性条件(举个例子相互依存微动物组、过日子形式和情况)对人身体蛋白酶质组的干扰号码化模形:将状态上下文蛋白质组数据与其他人类组学数据整合,并投射到一个名为 Meta Homo Sapiens 的数字化模型中。该模型将使用三维解剖层次结构记录每个级别器官、组织、体液和细胞的数字特征,并包含时间序列帧,每个帧包含在单位时间内测量和增强的蛋白质组数据,以代表人体在特定时间戳的状态。
3. 创造出一个 π-HuB 导航模块器
一个情况下办公空间分析仪器:将生理表型与蛋白质组导向的时空生化/生物物理信息相结合,创建一个虚拟状态空间仪器。
真实度模型工具:将原型 Meta Homo Sapiens 模型从初始身体条件转移到不同的次级状态,以获得真实模型。
模式三维空间:通过模拟每个模型的身体动力学来创建一个涵盖人体所有关键状态的状态空间,并解决基于非侵入性蛋白质组快照和纵向蛋白质组测量的结果预测问题。
因果推测:使用因果推断来识别导致相邻关键状态之间转换的潜在触发因素。
拓补导航地图图:将每个状态空间视为拓扑导航图,其中每个节点是定义相应生物标志物的关键状态,两个节点之间的边记录了从一种状态转换为另一种状态的触发因素。
用途: ● 跟踪安全健康航迹 ● 定位疫情安全隐患分析和初期珍断的根本原则 ● 确保新的缓解介入处理和自动化社区医疗办法的的发展 根据这四大工作目标,π-HuB 新项目将极可能探求人高蛋白质组的奥秒,并引领深度贫困医疗器械的快速发展,终于建立“智医”的长远目标。
图1 π-HuB 投资项目的总体设计受众(图源:He, et al., Nature, 2024)
重要支撑体系
π-HuB 新项目将凭借四大体系来的支撑其个人目标,并有效确保其成就 制定一个。1. 人体本身菌物子样本
来源于各种各样化:
● 生理学样品:从健康的受赠者的干尸生理学中刷快的人体系统、策划 和活体样品。 ● 多胞胎列队:使用在计算公式消费群中观测到的进化的遗传性组成,并能助调控非常复杂疾患病征学探讨中杂乱影晌的影晌。 ● 由于客群的列队:来于游戏世界各种各不相同国家兼具各种各不相同日常形式和环保的个体户的优质化量生态学范本的横段面收藏。 ● 横向联系链表探讨:应用软件非侵袭性或侵袭性较小的科技,以相比较高的取样系统平率对键康独立个体或存在键康或控制含义或然而的表述外露的患病者的模板来取样系统。规范化的参考文献标注:所有样本都需要进行良好的、一致的注释,包括临床和人口统计学信息,例如问卷调查、物理测量、生化测试、医学影像数据、与疾病易感性相关的遗传变异记录以及可穿戴设备记录等。
元数据显示标准化:使用通用的元数据标准进行注释,以确保数据可访问性、互操作性和基于人工智能的数据整合。
2. 自动测量技艺特色化
单細胞蛋清质组学 (SCP):通过加速和基准测试基于质谱的技术如nanoPOTS、SCoPE-MS和scPiMS,以及开发完全集成/自动化的纳克级样品制备和单分子蛋白质测序技术,以提升分析通量。
范围球高蛋白组学:利用深度视觉蛋白质组学技术或其衍生技术进行分析,并开发基于人工智能的组织成像导航技术,实现高通量和像素格式采样,同时整合多模态数据。
血浆球营养素成分析:应用基于质谱或亲和力的技术进行血浆蛋白质组分析,以同时分析数千个蛋白质在数千个血浆样本中的高通量。
特点淀粉酶质组学:开发和应用稳健的技术,以生成指示蛋白质组功能状态的多维蛋白质组数据,例如翻译后修饰、结构状态、定位和相互作用。
3. 计算方式高技术科技创新
数据资料构建与了解:开发数据驱动的建模方法,例如自动机器学习 (autoML),以近似许多虚拟和现实世界系统。
可解答人工控制智力 (XAI):开发 XAI 方法,以提供蛋白质组分析结果的清晰和可理解的解释,并验证人工智能驱动的假设。
魔幻语言学模板 (LLM):建立先进的 LLM,以理解并生成蛋白质组学领域的特定语言,并分析大量生物医学文本。
因果逻辑:使用因果推理方法来识别导致相邻关键状态之间转换的潜在触发因素。
4. 大数学核心设施管理
地区场地设施/心中:建立国家设施/中心,用于收集和处理多层蛋白质组数据,并具备高吞吐量和高性能计算能力。
亚太合作的:与世界各地的现有基础设施合作,例如荷兰蛋白质组学中心和澳大利亚的 ProCan。
5. 打开能源
统计数据PK对战:将 π-HuB 产生的(非敏感)原始数据通过实施可查找、可访问、可互操作和可重用 (FAIR) 数据原则的数据门户网站直接提供给国际科学界。
海洋生物讯息学基本知识设施设备:开发将蛋白质组学图谱整合到 UniProt 中的生物信息学基础设施,以便向整个生命科学界提供信息。
计算公式架构图:开发一个基于 π-HuB 分子和空间数据的网络版 Meta Homo Sapiens 计算框架,以便临床医生和患者可以免费查询医疗干预策略。
6. 时代国际研究分析技术团队
多学科教学配合:由研究人员、软件工程师、临床医生、病理学家、项目经理、管理人员、财务人员、律师、商业实体等组成的国际研究团队。
行政决策平台:由执行委员会和顾问委员会领导,并遵循明确的治理和问责制指南。
业务能力投建和传统文化学习交流:通过奖学金/研究员计划促进国际研究人员之间的思想交流和研究成果交流,并吸引更多年轻科学家参与该项目。
利用这六个柱石,π-HuB 顶目将一般满足关键其关键,并助推胆固醇质组学在医学界这个领域的应运,最终能够满足关键靶向医疗卫生的的愿望。
图2 π-HuB 项目流程的要素支柱产业(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战性
π-HuB 投资项目也会面临着一系列挑衅。1. 伦理道德:建立一个共同的、灵活的、普遍接受的框架,以应对伦理和监管方面的挑战。
2. 互联网大数据源:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据表格转成和组合:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 绘制:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预料效果
π-HuB 工程广泛宣传利用 30 年的竭尽全力,得到一编进阶性的科研效果,驱动会员精准营销医疗保障和智医的快速发展。如下是 π-HuB 工程发动和设计一阶段(2024-2036年)的预期目标得到的科研效果。1. 组织性整合基本原理
细胞膜款式详细分析的蛋白酶质组图谱:建立包含所有主要器官和组织的细胞类型解析的蛋白质组图谱,揭示不同细胞类型的蛋白质表达、亚细胞定位、翻译后修饰和相互作用。
新团伙/神经细胞机能:发现新的分子/细胞机制,解释不同细胞类型和组织功能的多样性。
2. 核核苷酸组引领的生命的方法须知
猿类球蛋白质含量组特征英文自然资源:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与不同生活方式相关的蛋白质组特征。
球高蛋白卫生计分:开发一个基于神经网络或大型语言模型的蛋白质健康评分系统,为个人提供个性化的健康指导。
3. 膳食纤维质组向导的精准度医学
我们人类淀粉酶质组症状的资源:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与主要疾病相关的蛋白质组特征。
新的生物学圆形标志物和制疗靶点:发现新的蛋白质组生物标志物和治疗靶点,用于疾病的早期诊断和精准治疗。
4. π-HuB 导航地图器
虚拟技术方式环境空间分析仪器:开发一个虚拟状态空间仪器,用于追踪人体健康轨迹、预测疾病风险和制定精准治疗方案。
智医:实现“智医”的愿景,通过人工智能技术为个人提供个性化的健康管理方案。
π-HuB 业务预期的达到的效果将无穷的地统筹推进精准定位医疗保障和智医的未来发展,被人类绿色行业做到巨大分享。拜谱总结ppt
π-HuB 工作也是个焦躁內心的工作,它有概率彻底消除改善我门对机体的表述,并着力推进脱贫医学设备的發展。按照国际金合作共赢和科学技术什么是创新,π-HuB 工作可能在将来一百多年内赢得严重上升,为皮肤疾病有效防范和诊断仪、食用的药物发展和脱贫医学设备设计贡献率。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞新一批质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA蛋白质组项目经验,结合Astral质谱仪高稳定性、高灵敏度、高通量、高深度的特性对样品制备、分离技术、算法软件、实验设计全流程进行多维迭代更新,助力公司的DIA蛋白组产品全线升级,推出了DIA-Ultra厚度血清质组学检查测量产品,达到万级蛋白深度检测(最高可超越12k),在此基础上也开展了磷酸性反应、乳酸性反应、完成糖肽、半胱氨酸突显已经环境空间核蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
参考选取论文:
He F, Aebersold R, Baker MS, Bian X, Bo X, Chan DW, Chang C, Chen L, Chen X, Chen YJ, Cheng H, Collins BC, Corrales F, Cox J, E W, Van Eyk JE, Fan J, Faridi P, Figeys D, Gao GF, Gao W, Gao ZH, Goda K, Goh WWB, Gu D, Guo C, Guo T, He Y, Heck AJR, Hermjakob H, Hunter T, Iyer NG, Jiang Y, Jimenez CR, Joshi L, Kelleher NL, Li M, Li Y, Lin Q, Liu CH, Liu F, Liu GH, Liu Y, Liu Z, Low TY, Lu B, Mann M, Meng A, Moritz RL, Nice E, Ning G, Omenn GS, Overall CM, Palmisano G, Peng Y, Pineau C, Poon TCW, Purcell AW, Qiao J, Reddel RR, Robinson PJ, Roncada P, Sander C, Sha J, Song E, Srivastava S, Sun A, Sze SK, Tang C, Tang L, Tian R, Vizcaíno JA, Wang C, Wang C, Wang X, Wang X, Wang Y, Weiss T, Wilhelm M, Winkler R, Wollscheid B, Wong L, Xie L, Xie W, Xu T, Xu T, Yan L, Yang J, Yang X, Yates J, Yun T, Zhai Q, Zhang B, Zhang H, Zhang L, Zhang L, Zhang P, Zhang Y, Zheng YZ, Zhong Q, Zhu Y; π-HuB Consortium. π-HuB: the proteomic navigator of the human body. Nature. 2024 Dec;636(8042):322-331. doi: 10.1038/s41586-024-08280-5