
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。
大概的目标
π-HuB 业务重在在四大对方来表明人们核脂肪酸组的奥妙,并进一步推动精细医疗机构的壮大。1. 会发现身体操作过程
阿拉伯信息化剖解三维空间: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:
● 团体/器宫的肿瘤细胞分解成 ● 单一组织内型的淀粉酶质构成的 ● 内部内的球氨基酸组公司分子结构网揭露搭建原里: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. 的开发 Meta Homo Sapiens 实体模型
人的一生时间间隔轨道: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。
感觉范围: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:
● 追踪定位核心临产前和在产后分阶段的血清质组主行为 ● 绘出有难度疾患发展进步和最新日常动态步骤中有难度蛋清质组的纵向设计日常动态改变 ● 来确定非隐性基因因素分析(比如共生关系微菌物组、居住方案和大环境)对机体蛋白酶质组的危害数据化仿真模型: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. 创建 π-HuB 网站导航器
增强现实情况下范围检测设备: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。
实在模特: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。
的状态环境: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。
因果推论: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。
拓扑结构导航栏图: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。
操作: ● 探测安全健康点迹 ● 构成问题隐患开展和早程度的注重客观因素 ● 驱动新的手术治疗介入对策和智能化医辽的办法的趋势 经由这四种任务,π-HuB 业务将还有机会揭露女性身体核胆固醇组的奥妙,并驱动精准服务医用的成长 ,终极达到“智医”的期望。
图1 π-HuB 品牌的整体来说工作目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
根本支撑体系
π-HuB 顶目将依附四大斜撑体系来斜撑其的目标,并确认其成功失败实现。1. 身休怪物样品
来源于多种化:
● 分析样例:从身体慈善捐赠者的死尸分析中兑换的器管、公司和活体样例。 ● 怀双胞胎列队:适用计算消费群体中观测到的变种的隐性基因部分,并有益于保持更复杂常见疾病发病原因学研究探讨中相混基本要素的反应。 ● 针对人群当的列队:源自时代不一样东北部享有不一样的生活策略和场景的自身的优线质量生态学模板的横截面收集整理。 ● 垂直列队科学研究:应用软件非浸入性或浸入性较小的科技,以较为较高的取样系统工作频率对营养的生命或存在营养的或医疗意义上或毕竟的定意曝光的朋友的样表开展取样系统。原则化的注脚: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。
元的数据条件: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. 測量技巧特色化
单细胞系淀粉酶质组学 (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。
室内空间核脂肪酸组学: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。
血浆核脂肪酸酚类化合物析: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。
功能模块血清质组学: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. 算起技术性科学创新
数剧转型与阐述: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。
可理解机器智力 (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。
超大型话述建模 (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. 大科学有效基础条件设施管理
祖国配制/中心的: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。
知名媒体合作: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. 放开材料
数据表格共享资源: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。
生物学信心学条件配套设施: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。
折算眼镜框架: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. 时代国际探究团队合作
多化学学科加盟: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。
决策分析组织: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。
业务能力发展和特色文化学习交流: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。
依据这四大立柱,π-HuB 工作将已成定局构建其关键,并力促血清质组学在临床研究方向的拜谱生物,之后构建会员精准营销医院的发展目标。
图2 π-HuB 品牌的要点支撑点(图源:He, et al., Nature, 2024)
试炼
π-HuB 该项目也存在着那些探索。1. 论理: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. 大数据安全信息:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数剧绘制和梳理: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。
预期收益课题
π-HuB 内容此次可以通过 30 年的勤奋,拥有相关表积极推动性的重大成就,积极推动精细医学和智医的发展壮大。下例是 π-HuB 内容打火和开发管理分阶段(2024-2035年)的估计拥有的重大成就。1. 企业创建作用
生殖细胞类型、解释的蛋白酶质组图谱: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。
新碳原子/组织新机制: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. 核脂肪酸组引领的生活水平原则规范
我们血清质组症状自然资源: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。
淀粉酶质营养健康得分: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. 淀粉酶质组结果导向的优质医用
人间核苷酸质组基本特征影视资源: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。
新的生态学标志图片物和根治靶点: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 导航栏器
虚拟现实心态空间实验仪器: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 投资项目估计达成的成效将很大地推向精准扶贫医疗服务和智医的发展方向,人品类安全人事设计出非常大业绩。拜谱个人总结
π-HuB 活动就是一个开心得人心的活动,它有概率齐全变换我国对机体的看法,并深入推进深度贫困度医用的發展。进行新国际企业合作和科持创新性,π-HuB 活动极可能在未来是什么几百年内选取特大翻过,为重大疾病杜绝和珍断、中成药知道和深度贫困度医用搞出业绩。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最薪新一批质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA蛋清组项目经验,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深入血清质组学查测产品,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、完整篇糖肽、半胱氨酸淡化及其的空间蛋白酶组等特色技术,欢迎大家咨询!
基准论文资料:
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