
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。
到底梦想
π-HuB 投资项目从而利用三总体目标来论述人核脂肪酸组的魅力,并进一步推动脱贫医疗服务的不断发展。1. 发现人体组织方法
金额化分析三维空间: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:
● 结构/内脏器官的生殖细胞成分 ● 单一上皮细胞类的氨基酸质成分 ● 神经元内的血清质组重点分子结构wifi网络证明搭建机制: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. 开拓 Meta Homo Sapiens 模式化
灵魂时期航迹: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。
形态余地: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:
● 追综主要临产前和生完孩子后阶段中,的血清质组心中路径规划 ● 画出多样化肠道疾病发展壮大和重大进展方式中多样化蛋清质组的竖向动态展示變化 ● 决定非遗传基因客观因素(举列共生关系微生物菌种学组、现在的生活策略和生态)对人体人体蛋白酶质组的损害大智能化、数’字化类别: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. 营造 π-HuB 导航仪器
虚假感觉地方设备: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。
完美三维模型: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。
的情形服务器: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。
拓补车载导航图: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。
广泛应用: ● 探测绿色健康轨道 ● 构成急病危害性监测和前兆疾病诊断的重点方面 ● 促使新的开展指导方案和智力医疗服务方式 的趋势 在这四大不可能目标,π-HuB 建设项目将已成定局阐明人体健康淀粉酶质组的秘密,并助推识贫医疗设备的成长,不可能控制“智医”的愿景是什么。
图1 π-HuB 该项目的基本工作目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
重要的立柱
π-HuB 内容将依托6大先导性来维持其要求,并抓好其取得胜利开展。1. 人的身体怪物模板
来自各样化:
● 解刨子模本:从绿色赠送者的的遗体解刨中刷快的器宫、机构和活体子模本。 ● 双胞列队:用来来计算类人中分析到的基因变异的基因遗传规律材质,并促进掌控多样化疾病症状临床表现学调查中杂乱情况的危害。 ● 研究背景三高人群的列队:来于宇宙不相同东北部都具有不相同活动方式方法和大环境的个头的高性能量微生物范例的横截面收录。 ● 双向链表探讨:操作非渗入性或渗入性较小的技术水平,以对比较高的监测规律对的卫生个人独资或更具的卫生或诊治功用或数据的确定暴漏的患有的样例做监测。标准化建设的引用: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。
元资料要求: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. 精确测量技木创新性
单细胞系血清质组学 (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。
三维空间核蛋白质含量组学: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。
血浆蛋白酶质成分析: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。
功用淀粉酶质组学: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. 求算技艺创新性
数据资料构建与概述: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。
可讲解人为自动化 (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。
大型的语言模形 (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: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. 大合理根基安全设施
欧洲国家设施设备/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。
国际英文联合: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. 开放政策信息
数据信息独享: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。
生物工程相关信息学基本的设施: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。
计算公式框架的: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. 国际性科研微商团队
多课程进行合作: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。
决策者平台: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。
力项目建设和历史文化交流学习: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。
能够 这6大支撑体系,π-HuB 楼盘将有希望实行其任务,并促进推动蛋白酶质组学在药学范围的软件,进而实行精确整形的公司愿景。
图2 π-HuB 该项目的主要柱式(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑站
π-HuB 好项目也受到着点的挑战。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. 大数据平台统计:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 统计数据转换和数据整合: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。
估计优秀成果
π-HuB 工作旨在进行进行 30 年的尽力,争取某项的的提升性的技术结果,推动了精准扶贫医用和智医的壮大。下类是 π-HuB 工作起动和研发价段(2024-2034年)的期望争取的技术结果。1. 集体搭建关键技术
細胞种类解析视频的蛋白酶质组图谱: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。
新原子/组织细胞系统: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. 核营养物质组导识的日常生活措施手册
我们人类血清质组有特点网络资源:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与不同生活方式相关的蛋白质组特征。
蛋清质绿色评分表: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. 蛋白酶质组指引的精准定位医辽
物种进化蛋清质组优点影视资源: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。
新的怪物标制物和进行治疗靶点: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 导航导航器
一个模式环境空间检测仪器: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 创业项目预期结果拥有的工作成果将前所未有地助推准确医院和智医的进展,为人处事类正常行业搞出灾害业绩。拜谱总结ppt
π-HuB 新业务不是个着急消费者的喜爱的新业务,它有应该撤底改善我们公司对人体健康的的理解,并推动精准度脱贫医疔的进展。能够 亚太配合和科技发展信息化,π-HuB 新业务还有机会在末来数三年内赢得大量打破,为慢性病防控和检测、中成药察觉和精准度脱贫医疔作出功绩。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞较新的新一代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA血清组项目经验,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深入球脂肪酸组学测试产品,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过酸、乳过酸、完正糖肽、半胱氨酸淡化并且环境球蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
参考选取医学文献:
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