
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。
明确对象
π-HuB 新项目重在借助三梦想来呈现人体健康蛋白酶质组的探索与发现,并进一步推动精准度诊疗的提升。1. 发现了人们关键技术
阿拉伯数智化剖解空间: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:
● 组识/的器官的组织细胞分解成 ● 单独一个生殖细胞型的蛋清质根据 ● 细胞膜内的核胆固醇组中心点团伙网路反映整合方式: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. 规划设计 Meta Homo Sapiens 对模型
生命是什么时期足迹: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:
● 追踪定位注意孕前和生完孩子周期的蛋白酶质组平台痕迹 ● 生成非常冗杂急病壮大和突破阶段中非常冗杂蛋白酶质组的横向联系信息变 ● 认定非遗传基因基本要素(列举共生关系细菌体组、生活的方法和情况)对体内营养素质组的引响加数化模式化: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. 引入 π-HuB 网站导航器
一个环境地方设备: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。
真模型工具: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。
感觉房间: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。
拓补导航系统图: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。
软件应用: ● 追综绿色健康规划 ● 定位病症概率评价和早期的就诊的关键性主观因素 ● 引领新的医疗保障行为矫正机制和自动化医疗保障的办法的提升 完成这三工作目标,π-HuB 好项目将一般具体分析机体蛋清质组的魅力,并引领深度贫困社区医疗的发展前景,然后推动“智医”的宗旨。
图1 π-HuB 工程的整体来说指标(图源:He, et al., Nature, 2024)
核心基石
π-HuB 建设项目将靠自己几大支撑点点来支撑点其工作目标,并抓实其成就全面实施。1. 体内怪物范本
从何而来多种化:
● 局解范本:从身体健康捐送者的遗体局解中可以获得的器宫、组织化和活体范本。 ● 多胞胎列队:应用于测算客户群中观查到的进化的基因遗传规律组分,并有助于、把控好有难度症状病机学分析中相混后果因素的后果。 ● 特征提取客户群体的链表:位于宇宙有差异 省市存在有差异 日常生活的方法和坏境的工商户的高品质量生物体模本的横纵剖面搜集。 ● 横纵列队深入分析:APP非侵袭性或侵袭性较小的技术性,以对于较高的抽样几率对正常生命或含有正常或确定治疗效果或效果的确定体现的的人的样表确定抽样。基准化的注音: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。
元数据库细则: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. 在测量技艺全新
单细胞系核脂肪酸组学 (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。
个人空间蛋白质组学: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。
血浆蛋白酶质类物质析: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。
模块蛋清质组学: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. 统计新技术转型升级
数据资料资源共享与研究分析: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。
可表示手工智慧 (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。
新型语音模形 (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. 大科学课地基配制
发展中国家设施管理/中: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。
新国际交流方式: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. 对外开放产品
统计资料共享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。
怪物信心学前提生活设施: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。
计算公式构架: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. 国家实验的团队
多各学科加盟: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。
策略培训机构: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。
学习能力建设规划民族文化课联席会: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。
进行这几大支柱产业,π-HuB 活动将有机会达成其受众,并促进蛋清质组学在医学检验方向的软件,结果达成正确医疗服务的期望。
图2 π-HuB 工作的关键性体系(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战模式
π-HuB 建设项目也会面临着那些探索。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. 数据挖掘源:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据统计产生和资源整合:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 三维建模:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预期结果技术成果
π-HuB 该业务从而在 30 年的奋力,认定一类型引领性的成就,引领准确医疔和智医的发展壮大。一些是 π-HuB 该业务无法和设计步骤(2024-203一年)的预计认定的成就。1. 组识在校园营销推广活动的环节之中所构建机理
人体细胞类详解的球高蛋白组图谱: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/神经元机制化: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. 淀粉酶质组引领的生活中办法指引
人类历史氨基酸质组优点自然资源: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。
球蛋白健康保健评估: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. 膳食纤维质组导向性的精细医辽
人间淀粉酶质组的特征网络资源: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。
新的海洋生物标志logo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 导航系统器
VR虚拟壮态位置设备: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 业务预想得到的科技成果将很大地着力推进精准扶贫医疗服务和智医的快速发展,为人正直类建康自己事业作成巨大贡献度。拜谱个人总结
π-HuB 工作也是个紧张内心的工作,它有也许撤底影响公司对人们的认知,并持续推进脱贫治疗设备的提升。用国际级合作协议和自动化全新,π-HuB 工作有希望在将来更多的年内获取严重推动,为症状预防措施和检验、药材发觉和脱贫治疗设备做成重大贡献。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞新出一代人质谱仪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程度蛋白酶质组学在线检测产品,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硝化作用、乳硝化作用、完全糖肽、半胱氨酸掩盖或者空間球蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
参考选取文章:
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