
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。
具体实施方向
π-HuB 该项目重在在六大任务来揭露女性身体血清质组的奥密,并积极推动识贫整形的转型。1. 挖掘身体道理
数子化分析范围: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/器宫的组织组成的 ● 每个上皮细胞结构类型的核苷酸质包含 ● 神经元内的核营养物质组中央原子核无线网络阐述建设关键技术: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. 发掘 Meta Homo Sapiens 3d模型
健康时间是行为: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。
状态下前景: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:
● 侦测基本孕前和生产后阶段中的核营养素组中足迹 ● 设计繁琐重大疾病成长和进步具体步骤中繁琐血清质组的纵向设计静态变动 ● 明确非基因遗传影向因素(举例说明共融微生态学组、性生活办法和自然环境)对人體血清质组的影向大网络化模板: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. 勾勒 π-HuB 网站导航器
虚似程序个人空间分析仪器: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。
真实性建模: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。
程序前景: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。
应用: ● 追综绿色健康路径规划 ● 分类问题安全风险鉴定和前面鉴别诊断的至关重要情况 ● 统筹推进新的缓解矫治工作和自动化社区医疗方式方法的成长 完成这3大工作目标,π-HuB 大型项目将极可能阐述人体健康核核苷酸组的秘密,并着力推进会员精准营销医院的的发展,结果是建立“智医”的企业愿景。
图1 π-HuB 工作的总的最终目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
主要先导性
π-HuB 品牌将通过五种基石来斜撑其受众,并保障其成功创业使用。1. 体内生物体范本
原因各种各样化:
● 剖析样板:从稳定赠送者的干尸剖析中领取的心脏、进行和活体样板。 ● 多胞胎链表:应用于计算的客户群体中观察动物到的变种的遗传病化学物质,并这会有利于有效控制多样化症状患病原因学钻研中相互反应问题的反应。 ● 研究背景类人的序列:源于世界级其他位置更具其他生活模式模式和环镜的每个人的优性能生物学范本的横段面获取。 ● 双向列队研究分析:应用非破坏性或破坏性较小的技术设备,以相对性较高的抽样系统工作频率对卫生保健私营企业或具备有卫生保健或治疗方法真正意义或毕竟的构成被暴露的朋友的子样本做抽样系统。准则化的批注: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。
元数据统计规范标准: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. 在线测量系统创新性
单体细胞淀粉酶质组学 (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。
的空间血清质组学: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。
血浆淀粉酶质多组分析: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。
的功能蛋白酶质组学: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. 核算水平转型升级
的数据优化与研究: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。
可释疑人工控制智慧 (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。
大形文学语言仿真模型 (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。
因果演绎推理: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. 大完美框架公共设施
发达国家服务设施/重点: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。
亚太合作项目: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. 休馆资源量
的数据交换资源: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。
海洋生物个人信息学基础理论配套设施: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。
计算出来方框: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. 全国科研的团队
多跨学科加盟: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。
科学决策设备: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。
效率基本建设和传统艺术讨论会: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。
可以通过这六个支撑点,π-HuB 工作将极可能完成其任务,并助推核蛋白质含量组学在临床医学科技领域的技术应用,终结完成准确医学的宗旨。
图2 π-HuB 业务的关健支撑(图源:He, et al., Nature, 2024)
考验
π-HuB 工作也要面对着一部分问题。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. 大统计数据:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据报告提取和优化:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 绘图:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
逾期研究成果
π-HuB 好产品有何意义使用 30 年的拼搏,达到全方位表冲刺性的工作成效,推动了深度贫困医疗保障和智医的进步。一下是 π-HuB 好产品启动时和开发设计阶段性(2024-203两年多)的期望达到的工作成效。1. 组织安排搭配机制
组织结构类型详解的蛋清质组图谱: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。
新分子结构/组织体系: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. 球氨基酸组导向性的工作的方式要点
人体球营养物质组共同点資源: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。
蛋白酶质健康生活评判: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. 胆固醇质组向导的会员精准营销医疗卫生
人们的血清质组本质特征影视资源: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。
新的动物标志的意思物和开展靶点: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
虚拟主机情形环境机器设备: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 创业项目预期收益达到的研究成果将无穷的地助推深度贫困医疗保健和智医的提升,处世类健康保健企业做成严重成就。拜谱工作小结
π-HuB 楼盘有的是个过于兴奋你的心的楼盘,它有可能会恢复改变了大家对人们的看法,并深入推进精细社区医疗管理的發展。用国际性合作协议和科学多元化,π-HuB 楼盘力争在以后十多年内获取重要提升,为疫情有效防范和诊治、药发觉和精细社区医疗管理制做成就。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞新出新一代质谱仪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强度淀粉酶质组学检查产品,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、完整的糖肽、半胱氨酸修饰语和空間蛋白质组等特色技术,欢迎大家咨询!
学习文献资料:
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