
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。
实际的最终目标
π-HuB 活动我委利用中国三大总体目标来论述身体淀粉酶质组的魅力,并确保识贫医疗器械的发展壮大。1. 发掘人体细胞原理图
阿拉伯全自动剖解三维空间: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:
● 组建/人体器官的细胞膜成分 ● 单独受损细胞形式的蛋白酶质包含 ● 生殖细胞内的血清质组主大分子电脑网络表明创建基本原理: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. 开放 Meta Homo Sapiens 模式
生命是什么的周期痕迹: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。
程序个人空间: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:
● 追踪定位首要临产前和生完孩子后价段的蛋白酶质组机构航迹 ● 绘出繁琐疾病症状壮大和最新进展工作中繁琐球氨基酸组的垂直新变化规律规律 ● 肯定非遗传基因关键因素(譬如共生关系微生物当中体组、现在的生活的方式和环境)对人体健康血清质组的导致字母化建模方法: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. 共建 π-HuB 导航模块器
模拟的情况发展空间机器设备: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。
真实性类别: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。
情况下前景: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。
因果分析判断: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。
应用: ● 监视的健康趋势 ● 举例肠道疾病危险因素分析考评和前面鉴别诊断的关键因素分析 ● 积极推动新的开展行为矫正的具体措施和智能化医治的方式的发展方向 经过这3大计划,π-HuB 楼盘将一般体现人体人体血清质组的魅力,并进一步推动优质医疗管理的进步,以后推动“智医”的的愿望。
图1 π-HuB 的项目的总体性对象(图源:He, et al., Nature, 2024)
重要的基石
π-HuB 该项目将依赖几个支承来支承其梦想,并保障其完成实现。1. 人体肌肉生物体样板
特征各样化:
● 局解样品:从营养健康赠予者的尸身局解中兑换的脏器、团体和活体样品。 ● 龙凤胎宝宝序列:中用换算客户群体中关注到的基因变异的基因印象因素,并能助管理多样化常见疾病临床表现学学习中夹杂印象因素的印象。 ● 由于群体的列队:源自世间各种区县极具各种生活模式模式和生态环境的独立个体的优質量生物技术范例的横有点复杂采集。 ● 双向序列钻研:软件非侵蚀性或侵蚀性较小的技术工艺,以比较较高的抽样頻率对的绿色个体户或具的绿色或调理重大意义或后果的理解暴漏的用户的范本参与抽样。规范化管理化的注音: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。
元数据显示标准的: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. 测定技艺特色化
单组织细胞蛋清质组学 (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。
环境空间蛋白酶质组学: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。
血浆球高蛋白混合物析: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。
功能表蛋清质组学: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. 核算枝术去创新
数据表格组合与浅析: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。
可解释一下工人自动化 (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。
魔幻程序语言对模型 (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. 大科学的基本生活设施
各国设施设备/服务中心: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。
全球协议: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. 开放式环境资源
数值共享服务: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。
生物工程消息学前提生活设施: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。
算出方框: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. 國際研究方案人员
多科目企业合作: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。
决策制定医疗机构: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。
作用建成和传统艺术座谈会: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。
采用这6大立柱,π-HuB 业务将力争保持其任务,并促进血清质组学在药学教育领域的软件应用,终结保持会员精准营销医疗机构的长远目标。
图2 π-HuB 項目的根本要素(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑站
π-HuB 品牌也面临着着一部分终极挑战。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. 大数据分析分析:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据统计绘制和资源整合:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 3D建模:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预期想象成绩
π-HuB 大型项目流程契机实现 30 年的努力的,提供一国产的提升性的重大成就,统筹推进精淮医治和智医的发展壮大。之下是 π-HuB 大型项目流程无法和开发设计一阶段(2024-203三年)的预期结果提供的重大成就。1. 组识引入远离
癌细胞方式解释的核苷酸质组图谱: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/生殖细胞缘由: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. 淀粉酶质组向导的过日子模式规范
人类祖先氨基酸质组表现成本: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。
氨基酸质身心健康评分系统: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. 核核苷酸组导识的准确医院
人们血清质组特殊性物资: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。
新的微生物标志图片物和中药治疗靶点: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 网站导航器
一个状态下区域空间机器设备: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 该项目预想达成的工作成果将较大地积极推动深度贫困医疗器械和智医的的发展,让人类稳定事业心得出大的贡献率。拜谱个人总结
π-HuB 楼盘是一种个心潮澎湃心窝的楼盘,它有能够切底增加我国对我们身体的看待,并引领精淮医疗保健器械的转型。进行国际性的合作和现代科技自主创新,π-HuB 楼盘即将在在未来几百年内争取特大安全事故击破,为常见疾病防冶和测试、用药知道和精淮医疗保健器械制作荣誉奖。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2016几代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA淀粉酶组项目经验,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强度球营养物质组学加测产品,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硝化作用、乳硝化作用、详尽糖肽、半胱氨酸遮盖并且室内空间淀粉酶组等特色技术,欢迎大家咨询!
符合论文资料:
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