
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。
中应的目标
π-HuB 投资项目目的在于利用五大最终目标来探求女性身体蛋清质组的魅力,并促进改革深度贫困医疗卫生的发展进步。1. 察觉到人身体原理图
大网络化剖析环境空间: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:
● 集体/人体系统的组织细胞成分 ● 单独神经元款式的核营养物质包含 ● 神经细胞内的蛋白酶质组重心分子式在线阐述创建机制: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 对模型
生命的意义期运动轨迹: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。
感觉服务器: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:
● 侦测重点临产和产妇阶段性的营养物质质组中心局点迹 ● 画制非常很复杂病毒发展前景和最新进展过程中中非常很复杂淀粉酶质组的垂直技术性变换 ● 肯定非基因遗传规律缘由(诸如共生关系微动物组、日常生活方案和情况)对人体细胞血清质组的的影响号码化模形: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. 共建 π-HuB 凯立德导航器
模拟环境发展空间器材: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。
真实的三维模型: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。
心态环境: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。
因果推算: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。
拓扑关系导航一体机图: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。
app: ● 追踪定位身体航迹 ● 基本概念传染性疾病风险隐患开展和早前诊断报告的很重要基本要素 ● 进一步推动新的控制干涉机制和自动化医疗卫生方式的进展 经由这两大学习目标,π-HuB 建设项目将有希望折射出身体蛋清质组的秘密,并推动优质医用的发展壮大,后面实行“智医”的发展目标。
图1 π-HuB 顶目的环境承载力对方(图源:He, et al., Nature, 2024)
关键因素体系
π-HuB 项目流程将相信6大体系来支撑架其总体目标,并为了保证其成功率落实。1. 人体本身生物制品样表
源于多元化化:
● 局解模本:从绿色健康捐送者的尸首局解中获取的人体系统、策划 和活体模本。 ● 多胞胎链表:使用于来计算用户中观擦到的突变的遗传性有效成分,并有利于把控好复杂化肠道疾病病症学的研究中相混重要因素的关系。 ● 为客户群体的链表:来源于条件区别地域极具区别生话策略和条件的员工自身的产品质量生物体样例的横有点复杂抽取。 ● 坚向列队研究方案:应该用非浸入性或浸入性较小的技巧,以取决于较高的监测声音频率对键康每个人或兼具键康或开展目的意义或导致的概念裸漏的病员的样表参与监测。标准的化的注解: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。
元数据文件规定: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. 在线测量技术设备企业创新
单内部蛋白酶质组学 (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。
地方血清质组学: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。
血浆蛋白酶质多组分析: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。
性能血清质组学: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. 估算技能的创新
数据统计资源整合与讲解: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。
可描述机器智力 (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。
小型语言表达方式建模方法 (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。
因果推论: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. 大科学性核心设备
一个国家公用设施/公司: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。
國际达成合作: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. 放开资源性
统计资料独享: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。
怪物数据信息学基础知识措施: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。
算出知识体系: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. 全国研究方案团队图片
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。
战略企业: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。
技能施工和历史文化交换: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。
可以通过这6大要素,π-HuB 工程项目将一般达成其梦想,并促进改革淀粉酶质组学在临床医学这个领域的采用,最后达成准确医疗机构的长远目标。
图2 π-HuB 产品的关键所在立柱(图源:He, et al., Nature, 2024)
对战
π-HuB 顶目也遭遇着有些试练。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. 数据分析导出和转型:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 设计:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预期的重大成就
π-HuB 该产品致力于借助 30 年的竭尽全力,获得一国产突破点性的重大工作成效,深入推进精准定位医疗器械和智医的发展前景。下列是 π-HuB 该产品发动和开发设计过程(2024-203四年)的期望获得的重大工作成效。1. 团体整合远离
受损细胞品类介绍的血清质组图谱: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/受损细胞体系: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. 蛋白酶质组结果导向的生活玩法玩法指引
全人类蛋清质组表现形式的资源:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与不同生活方式相关的蛋白质组特征。
淀粉酶质健康生活评分表: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. 蛋清质组导向性的招商精准医药
人淀粉酶质组特点资源共享: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。
新的微生物标志牌物和诊治靶点: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 导航模块器
虚拟主机情况下三维空间设备: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 工程项目预期想象争取的拜谱生物将很大地促使脱贫攻坚医治和智医的发展进步,行为低调类更健康企业设计出灾害重大贡献。拜谱总结
π-HuB 产品不是个过于兴奋心窝的产品,它有有机会彻底消除变企业对身体的明白,并统筹推进招商精准服务医疗管理服务的快速发展。利用国际性公司合作和技术去创新,π-HuB 产品力争在明天几十块年内拥有非常大的超出,为问题防控和物理诊断、口服药物发展和招商精准服务医疗管理服务修出奉献。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最新消息新一批质谱仪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深层次核核苷酸组学测量产品,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、详细糖肽、半胱氨酸装饰和空間球蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
决定性期刊论文:
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