
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。
具体实施制定目标
π-HuB 该项目重在经由三任务来揭露人體蛋白酶质组的魅力,并推动精准性的医疔的趋势。1. 遇到人的身体原因
号码化生理前景: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:
● 组织安排/器脏的细胞系构成的 ● 单体上皮细胞类型的的蛋清质成分 ● 细胞核内的球蛋白质含量组管理中心团伙网格表明共建基本原理: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. 开发设计 Meta Homo Sapiens 3d模型
性命过渡期足迹: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。
模式房间: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:
● 追综其主要临产前和顺产第一阶段的营养素质组重点航迹 ● 制作简化性皮肤疾病成长和突破工作中简化性球营养物质组的横向动态数据转变 ● 认定非基因客观因素(譬如共生关系枯草芽孢杆菌工程组、现在的生活策略和生态)对身休蛋白酶质组的反应数字9化仿真模型: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. 创建 π-HuB 网站导航器
增强现实形态区域器材: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。
真正建模: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。
动态室内空间: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。
拓扑关系导航栏图: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。
采用: ● 探测营养曲线 ● 确定病毒概率评估方法和所以,金星由于这些原因诊断仪的决定性情况 ● 推动了新的手术治疗纠正错施和智慧医学办法的壮大 使用这三种受众,π-HuB 内容将已成定局阐释人的身体膳食纤维质组的魅力,并着力推进精准扶贫医治的未来发展,不可能进行“智医”的展望。
图1 π-HuB 创业项目的整体来说阶段目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
核心先导性
π-HuB 建设项目将相信几大柱式来保障其最终目标,并抓好其完成方案。1. 体内菌物样板
主要来源丰富化:
● 剖解模本:从安全健康受赠者的尸首剖解中收获的人体系统、集体和活体模本。 ● 双胞胎宝宝列队:用到算起用户中关察到的基因变异的基因化学成分,并这会有利于控制繁多慢性病病机学研究方案中相互应响方面的应响。 ● 针对人的链表:源于的世界与众其他国家还具有与众其他衣食住行的方式和区域环境的工商户的高性能量生物体样例的横纵断面征集。 ● 可以列队研发:技術应用非浸入性或浸入性较小的技術,以较为较高的监测系统声音频率对建康个人独资或存在建康或缓解目的意义或报告的界定外露的病号的样板开展监测系统。准则化的参考文献标注: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. 检测的技巧多元化
单人体细胞蛋白酶质组学 (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。
地方核营养素组学: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。
血浆蛋清质成分析: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。
作用球核苷酸组学: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. 计算的技术性革新
数剧数据整合与剖析: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。
可定义人员智慧 (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。
玄幻计算机语言3d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. 大科学合理框架建筑设施
各国服务设施/心中: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。
国际联盟联合: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. 放开资原
统计资料分享: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。
生物制品数据学基础上的设施: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。
来计算架构图: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. 全国论述队伍
多学科教学协作: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。
投资决策构造: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。
水平施工多元文化产业聊天: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。
确认这九大支撑点,π-HuB 的项目将力争完成其计划,并力促核营养素组学在医学界邻域的应该用,既定完成有目的医疗管理的发展目标。
图2 π-HuB 工程的首要核心(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战性
π-HuB 好项目也有着着许多探索。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. 大数据技术库:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据显示转换和转型:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 绘制:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
期望值成果展
π-HuB 建设的项目有何意义能够 30 年的努力的,达到相关的进阶性的成绩,力促精准脱贫医院和智医的开放。下是 π-HuB 建设的项目再启动和开放关键期(2024-203四年)的预期目标达到的成绩。1. 公司搭建的原理
癌细胞类型的解析视频的血清质组图谱: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。
新大分子/神经元管理机制: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. 营养素质组向导的日常方试导则
人体血清质组特征英文資源: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。
蛋白酶质营养健康评价: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. 球氨基酸组支撑的深度贫困诊疗
科学家核脂肪酸组的特征物资: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。
新的生物技术符号物和控制靶点: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
没有实体睡眠状态前景机器设备: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 大型项目逾期获取的优秀成果将大程度地引领精准定位医疗卫生和智医的发展壮大,让人类的健康行业做成非常大贡献率。拜谱个人心得体会
π-HuB 楼盘是一个个兴奋的人的内心的楼盘,它有也许充分发生变化你们对人體的看法,并积极推动深度贫困医疗保健卫生的发展方向。依据全球进行合作和科技开发去创新,π-HuB 楼盘可能在前景二十多年内达成大的达到,为重大疾病改善和临床诊断、药剂感觉和深度贫困医疗保健卫生设计出功绩。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最新消息这一代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA蛋白酶组项目经验,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纵深膳食纤维质组学验测产品,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、完好糖肽、半胱氨酸淡化甚至前景球蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
参看学术论文:
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