
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。
具有工作目标
π-HuB 工程项目广泛宣传采用三个大受众来表明机体蛋清质组的奥妙,并深入推进识贫医治的提升。1. 察觉到人体细胞操作过程
数值化分析空間: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:
● 安排/器宫的上皮细胞组成了 ● 独立生殖细胞性质的血清质构成的 ● 上皮细胞内的蛋清质组中心的氧分子手机网络蕴含勾勒方式: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. 建设 Meta Homo Sapiens 类别
生命安全时间路径: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。
情况下空间: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:
● 监视重点临产和生产后时段.的球脂肪酸组基地路径 ● 画出多样化的疾病转型和新进展的过程 中多样化核营养物质组的横向联系动态信息变现 ● 判别非遗传基因要素(比如说互利微菌物组、人生方式英文和场景)对我们身体球膳食纤维组的直接影响数字式化沙盘模型: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. 在校园营销推广活动的环节之中所构建 π-HuB 凯立德导航器
虚拟现实游戏形态房间机器设备: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。
真实可靠建模: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。
情形三维空间: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。
因果判定: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。
拓扑关系导航栏图: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。
采用: ● 搜寻良好轨道 ● 的定义病毒风险隐患估评和过去诊断仪的比较重要缘由 ● 推动新的调理干涉对策和智慧治疗的方式的进步 借助这三种受众,π-HuB 活动将一般体现了人體核核苷酸组的探索与发现,并力促靶向医辽的不断发展,进而实现了“智医”的企业愿景。
图1 π-HuB 新项目的总的计划(图源:He, et al., Nature, 2024)
的关键支柱产业
π-HuB 新项目将通过六种先导性来支撑架其目标值,并狠抓其好落实。1. 人身体微生物模板
主要来源合理化化:
● 分析样表:从键康慈善捐赠者的的遗体分析中收获的部位、团体和活体样表。 ● 怀双胞胎序列:采用估算人们中探究到的进化的基因遗传规律元素,并益于抑制缜密妇科疾病主要症状学设计中相混元素的直接影响。 ● 来源于消费群体的链表:根据宇宙不一地段体现了不一生活的方试和室内环境的私营企业的高的品质量生物工程模本的横横剖面获取。 ● 横纵序列研究探讨:使用非侵扰性或侵扰性较小的技能,以相应较高的采样系统系统规律对绿色健康保健个体户或拥有绿色健康保健或中药治疗功用或可是的界定曝露的我们的样表开始采样系统系统。规范标椎化的标注: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。
元统计数据条件: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. 检测技木特色化
单受损细胞营养素质组学 (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。
个人空间血清质组学: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。
血浆球脂肪酸多组分析: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。
基本功能蛋白酶质组学: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. 计算方法技术应用特色化
数据资料结合与浅析: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。
可回答劳动力智力 (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。
大规模语音模形 (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。
因果逻辑题: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. 大科学性基本公用设施
发展中国家服务设施/主: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。
国外加盟: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. 放开市场
数据报告共享app: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。
生物技术信息内容学的基础设备: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。
估算方框: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. 国.际研究分析微商团队
多课题合作项目: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。
投资决策企业: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。
意识开发和人文文化课讨论会: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。
借助这九大基石,π-HuB 该项目将可能改变其计划,并助推淀粉酶质组学在医药学方面的使用,后面改变脱贫医学的宗旨。
图2 π-HuB 楼盘的要点支撑体系(图源:He, et al., Nature, 2024)
桃战
π-HuB 产品也遭受着一个问题。1. 理论学: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. 数据挖掘显示:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 参数合成和资源整合:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 建模方法:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
目标成果展
π-HuB 工程该项目指在能够 30 年的付出,要先拿到一产品挑战性的成功,促使精准脱贫医药和智医的成长。这是 π-HuB 工程该项目启动的和開發阶段中,(2024-203五年)的逾期要先拿到的成功。1. 安排搭配作用
神经元类形介绍的核核苷酸组图谱: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。
新分子式/生殖细胞管理机制: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. 核氨基酸组目标的生话方试指导意见
人们蛋清质组本质特征资源的: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。
氨基酸质绿色评级: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. 核氨基酸组目标的精准度医药
全人类蛋白酶质组特征描述物资: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。
新的生物制品标志logo物和诊治靶点: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 导航仪器
虚拟软件方式余地分析仪器: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 项目流程估计争取的结果将非常大地着力推进精淮医学和智医的经济发展,人品类健康的卫生事业得到特大安全事故供献。拜谱个人心得体会
π-HuB 活动有的是个高兴消费者的喜爱的活动,它有机会根除修改企业对躯干的明白,并促进精细医学的快速发展。采用全国公司合作和网络不断创新,π-HuB 活动一般在前景更多的年内授予比较重要进阶,为妇科疾病預防和测试、中成药找到和精细医学得出成就。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞一览表第一代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA球蛋白组项目经验,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长度血清质组学论文检测产品,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、齐全糖肽、半胱氨酸呈现与位置蛋白酶组等特色技术,欢迎大家咨询!
参照医学文献:
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