
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。
实际上学习目标
π-HuB 楼盘重要途径在3个最终目标来具体分析人体人体球营养物质组的奥密,并推动了脱贫攻坚医疗保障的的发展。1. 察觉躯干目的
大数智化剖析室内空间: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:
● 进行/生殖器官的細胞组合成 ● 单独某个体细胞形式的血清质组建 ● 細胞内的核蛋白质含量组中心的分子结构网格呈现引入道理: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. 搭建 Meta Homo Sapiens 三维模型
活力阶段行驶轨迹: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。
环境空间: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:
● 跟踪首要产前检查和生产后关键期的蛋清质组基地路径规划 ● 编写有难度化皮肤疾病的发展和进况流程中有难度化蛋清质组的横向联系动态的变化无常 ● 判定非隔代遗传客观因素(譬如总共生下了枯草芽孢杆菌技术组、生活的策略和工作环境)对人體淀粉酶质组的影响力字母化整治: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 车载导航器
虚拟主机形态空間分析仪器: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。
实际存在型号: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。
动态前景: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。
因果推测: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。
操作: ● 探测正常趋势 ● 设定重大疾病风险性评价指标和最早期的诊断的核心问题 ● 促进推动新的方式 干涉安全措施和智慧医疗器械方式 的快速发展 完成这几大工作目标,π-HuB 的项目将还有机会体现了人体人体蛋清质组的奥密,并着力推进正确医疗保障的成长 ,之后保证 “智医”的展望。
图1 π-HuB 工作的基本方向(图源:He, et al., Nature, 2024)
最为关键的支撑点
π-HuB 項目将靠自己6大体系来支撑体系其目的,并提高认识其胜利施行。1. 人体健康生物工程样品
来历五花八门化:
● 分析样版:从身心健康捐送者的死尸分析中刷出的的器官、安排和活体样版。 ● 双胞胎宝宝序列:适用于换算消费群中考察到的突变的显性基因组分,并促进企业管控复杂性症状病机学实验中相混原因的应响。 ● 源于三高人群的序列:出自于中国不相同区域更具不相同日常方式英文和周围环境的生命的高水平量生物学模板的横横剖面搜集。 ● 垂直列队探究:利用非侵蚀性或侵蚀性较小的工艺,以对于较高的抽样规律对的营养健康生命或具备着的营养健康或冶疗必要性或数据的判定体现的求美者的范本来进行抽样。标淮化的批注: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。
元数据库标淮: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. 在线测量技术水平信息化
单细胞膜蛋清质组学 (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。
办公空间淀粉酶质组学: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。
系统蛋白酶质组学: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. 估算技术工艺什么是创新
数据显示数据整合与分析一下: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。
可释意人力自动化 (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。
超大语音沙盘模型 (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. 大学科依据建筑设施
我国生活设施/学校: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. 打开自然资源
数据文件共享资源: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。
动物消息学基础知识安全设施: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。
计算的体系结构: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. 國際探析技术团队
多课题联合: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。
行政决策医疗机构: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。
功能修建文化传承教育交流学习: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。
确认这六种支撑体系,π-HuB 工作将已成定局改变其目的,并积极推动蛋白酶质组学在分子生物学领域行业的适用,结果英文改变精准性的医疗卫生的的愿望。
图2 π-HuB 投资项目的重要性柱式(图源:He, et al., Nature, 2024)
对决
π-HuB 楼盘也要面对着些许探索。1. 伦理学: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. 大参数:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据表格转成和构建:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 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。
目标课题
π-HuB 产品重要途径经由 30 年的尽力,达到一系统达到性的重大课题,推动了精准性的医疗服务和智医的进步。有以下是 π-HuB 产品启动时和规划设计时段(2024-2034年)的预计达到的重大课题。1. 组织开展建设方案操作过程
生殖细胞型解答的营养素质组图谱: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/内部体系: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. 蛋清质组支撑的性生活原则要点
全人类蛋白酶质组特性网络资源: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。
蛋白酶质良好评判: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. 蛋白酶质组结果导向的有目的医疗设备
人类历史蛋白酶质组特征描述材料:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与主要疾病相关的蛋白质组特征。
新的生物制品圆形标志物和进行治疗靶点: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 导航系统器
虚拟现实程序前景议器: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 顶目目标达到的成果展将甚大地促进精细社区医疗和智医的发展进步,为人处事类营养工作画出关键分享。拜谱总结
π-HuB 工程投资项目流程是个气愤人心的说说的工程投资项目流程,它有有机会彻底解决该变企业对人体组织的看待,并进一步推动脱贫攻坚度医疗保健设备的开发。在国.际合伙和科技发展技术创新,π-HuB 工程投资项目流程有希望在在未来一百多年内获取关键冲刺,为病防范和的诊断、中药找到和脱贫攻坚度医疗保健设备画出成就。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞多种第一代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA球蛋白组项目经验,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深度1蛋白酶质组学测量产品,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过酸、乳过酸、齐全糖肽、半胱氨酸淡化或者室内空间血清组等特色技术,欢迎大家咨询!
决定性文章:
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