
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。
关键目的
π-HuB 品牌致力于经由3大任务来探求人体组织蛋白酶质组的秘密,并促使精准度医辽的经济发展。1. 看到身体远离
数字1化生理学环境空间: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:
● 策划 /器宫的内部根据 ● 1个生殖细胞类形的淀粉酶质形成 ● 体细胞内的膳食纤维质组重点大分子在线阐述创造出一个的基本原理: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. 開發 Meta Homo Sapiens 三维模型
生命力频次路径: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。
动态服务器: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:
● 追综主要的临产前和生完孩子关键期的胆固醇质组中旅途 ● 制作繁杂发病成长 和进度方式中繁杂血清质组的横项动态性变现 ● 敲定非基因遗传规律主观因素(诸如共融微生态学组、日常的方法和生态环境)对人身体蛋清质组的危害数字9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. 构筑 π-HuB 凯立德导航器
虚拟网络情形室内空间机器设备: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。
最真实建模 :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。
方式前景: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。
拓扑结构网站导航图: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。
应该用: ● 侦测良好行为 ● 举例疾病症状高风险评价指标和前兆原因的决定性元素 ● 驱动新的诊疗调查举措和智能化医用手段的快速发展 进行这中国三大后面目标,π-HuB 楼盘将现已体现了人休核蛋白质含量组的奥妙,并统筹推进优质医学的快速发展,后面达到“智医”的经营理念。
图1 π-HuB 工程的总体设计对方(图源:He, et al., Nature, 2024)
要素立柱
π-HuB 内容将靠六个承重来承重其个人目标,并事关其成功的推进。1. 人体本身怪物模本
渠道丰富多彩化:
● 剖解样品:从安全募捐者的的遗体剖解中刷出的五官、企业和活体样品。 ● 双胞胎宝宝序列:用来求算类人中观察植物到的突变的隔代遗传化学物质,并能够促进操控僵化病症主要症状学理论研究中夹杂因素分析的影向。 ● 来源于群体的序列:是来自于全球各种省份具备有各种过日子模式和情况的私营企业的优的质量生物体范例的横剖面提取。 ● 竖向序列探析:APP非侵袭性或侵袭性较小的新技术,以相较较高的抽样系统频带宽度对键康工商户或都具有键康或治愈意义上或最终的表述裸漏的用户的样板做抽样系统。标淮化的引用: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。
元资料规范标准: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. 测试技术水平去创新
单上皮细胞球蛋白质含量组学 (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。
发展空间球脂肪酸组学: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。
血浆蛋白酶质酚类化合物析: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。
性能球胆固醇组学: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. 核算工艺革新
参数聚合与介绍: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。
可解答人工客服电话智力 (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。
小型语种对模型 (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. 大生物学基础上基础产业
国家地区公共设施/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。
国.际加盟: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. 开花资源性
参数共享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。
生物技术相关信息学依据场地设施: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。
折算框架图: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.际设计人员
多科室进行合作: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。
决定结构: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。
力修建文化传承产业交流活动: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。
经由这九大柱石,π-HuB 品牌将有机会控制其梦想,并深入推进核蛋白质含量组学在生物学行业领域的运用,不可能控制精准度医疗保健的的愿望。
图2 π-HuB 工作的关键的柱石(图源:He, et al., Nature, 2024)
的挑战
π-HuB 新项目也受到着一个挑战模式。1. 理论学: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. 大数据挖掘报告:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据报告转为和构建:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 模型场景:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预估工作成效
π-HuB 活动重在利用 30 年的拼命,认定一题材突破自我性的技术课题,积极推动精准性的医疗保障和智医的的发展。之下是 π-HuB 活动开启和开发建设一阶段(2024-203四年)的预期想象认定的技术课题。1. 进行创设的原理
内部类别解读的淀粉酶质组图谱: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。
新分子结构/癌细胞措施: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. 蛋清质组导向型的工作形式白皮书
人类历史膳食纤维质组的特点材料: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。
血清质卫生评判: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. 血清质组结果导向的脱贫医疗设备
人类祖先蛋白酶质组共同点资源英文: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。
新的生物工程logo物和治疗方法靶点: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 汽车导航器
VR虚拟心态空間检测设备: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 产品实际选取的成效将很大程度地持续推进靶向医治和智医的趋势,被人类身体企业发展作成非常大的影响力。拜谱总结
π-HuB 楼盘就是个兴奋的人心不古的楼盘,它有可能会齐全增加大家对人体肌肉的看待,并力促识贫诊疗的进步。进行国际金企业合作和科持科学创新,π-HuB 楼盘还有机会在未来的发展更多的年内争取根本性强化,为传染性疾病怎样预防和临床诊断、类药物挖掘和识贫诊疗给出贡献度。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞多种一批质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA蛋白质组项目经验,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进一步蛋清质组学探测产品,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碱化、乳碱化、完正糖肽、半胱氨酸淡化各类空间区域蛋清组等特色技术,欢迎大家咨询!
考虑文章:
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