
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。
实际上任务
π-HuB 項目旨在经由经由3个个人目标来探求我们身体蛋清质组的秘密,并助推脱贫攻坚医疗保障的不断发展。1. 看见人的身体原理图
罗马智能化、数’字化分析办公空间: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/心脏的肿瘤细胞分解成 ● 单独一个组织细胞型的血清质组合而成 ● 细胞膜内的球核苷酸组中心点原子线上阐释建设方案机理: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. 开发管理 Meta Homo Sapiens 型号
生命是什么定期运动轨迹: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。
心态区域空间: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:
● 监视首要临产前和生完孩子后的一阶段的球膳食纤维组公司规迹 ● 作图缜密疾病症状经济发展和重大进展步骤中缜密淀粉酶质组的竖向日常动态变动 ● 选定非基因遗传原则(诸如共融微生物发酵学组、生活水平方试和大环境)对人体细胞淀粉酶质组的影晌数字5化绘图: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. 建设 π-HuB 导航系统器
虚拟网络模式环境测量仪器: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。
真的建模方法: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。
情况区域空间: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。
因果推算: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。
技术应用: ● 追踪定位健康的规迹 ● 构成传染性疾病风险隐患评价和前兆物理诊断的根本情况 ● 助推新的的治疗干涉政策和自动化医疔步骤的发展趋势 达成这六大总体目标,π-HuB 大型项目将有机会反映人体内淀粉酶质组的奥密,并带动精准性的医疗保障的提升,最中达成“智医”的发展目标。
图1 π-HuB 項目的总的学习目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
关键性柱石
π-HuB 項目将靠自己六个柱石来支撑力其个人目标,并抓实其好使用。1. 人身体菌物样品
特征层次性化:
● 生理学样品:从稳定募捐者的遗骸生理学中赚取的人体系统、集体和活体样品。 ● 双胞列队:在算出用户中观查到的基因变异的遗传的组成成分,并有利于促进调整复杂性的疾病临床表现学科研中掺杂影向的影向。 ● 对于客户群的列队:出于环镜各个东北部具备着各个活方法和环镜的个人用户的高品产品品质海洋生物样品的横纵断面采集而来。 ● 横项序列调查:app非倾入性或倾入性较小的技能,以对比较高的监测频段对营养健康生活生命或拥有营养健康生活或制疗含义或成果的定议暴晒的我们的范例展开监测。标准规范化的标注: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。
元统计数据细则: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. 检测技巧创新性
单细胞膜血清质组学 (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。
区域蛋清质组学: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。
系统蛋清质组学: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. 计算出来水平信息化
数据报告梳理与定量分析: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。
可解释一下人造智力 (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。
新型语言英语对模型 (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。
因果侦探推理: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. 大科学有效基本条件配套设施
我国的设施/平台: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。
亚太配合: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. 开园自然资源
统计数据同步资源: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。
生物学相关信息学基本条件装置: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。
换算三层架构: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. 亚太探讨拜谱生物
多学科教学合作协议: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。
决策制定医院: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。
力搭建和特色文化学习交流: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。
依据这六种支撑,π-HuB 业务将有希望做到其要求,并积极推动血清质组学在中医药学方向的广泛应用,从而做到精细医疗器械的期望。
图2 π-HuB 项目流程的关键的先导性(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战
π-HuB 新项目也遭遇着其他击败。1. 伦理道德: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. 大数据技术表格:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据报告转化成和优化:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 模型:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预估优秀成果
π-HuB 创业品牌指在经过 30 年的全力,获取一类型的提升性的成绩,积极推动精确医疗保障和智医的趋势。以上是 π-HuB 创业品牌开始和定制开发第一阶段(2024-203五年)的预测获取的成绩。1. 组织结构创设的基本原理
人体细胞类别详解的球胆固醇组图谱: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/内部制度化: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. 球营养素组引领的生活中途径导则
猿类核蛋白质含量组表现网络资源: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。
球蛋白安全健康评分标准: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. 淀粉酶质组市场导向的识贫医疗设备
社会蛋白酶质组特点教育资源: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。
新的生物学标识物和方法靶点: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 导航一体机器
人体形态个人空间测试仪器: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 该项目预期效果确认的技术成果将更大地确保脱贫攻坚整形和智医的快速发展,被人类良好事业性作出重点重大贡献。拜谱个人心得体会
π-HuB 的顶目一个冲照复杂的人心的的顶目,它有已经完全彻底改善让我们对人体肌肉的认为,并助推脱贫医辽的开发。可以通过国际上合作共赢和现代科技自主创新,π-HuB 的顶目现已在未來几十块年内争取重点上升,为慢性病应对和诊治、口服药物找到和脱贫医辽做好分享。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最薪一批质谱仪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的深度蛋清质组学查重产品,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、详细糖肽、半胱氨酸表达同时空間核蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
参照资料:
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