
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。
具体化对方
π-HuB 投资项目宗旨在顺利通过四大制定目标来阐释人体组织蛋清质组的奥密,并推向有目的医疗保健的成长 。1. 出现 人原因
金额化局解区域空间: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:
● 组织安排/地方的肿瘤细胞主成 ● 单独细胞核类型的的淀粉酶质组合 ● 神经细胞内的蛋清质组中大分子电脑网络具体分析创建道理: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 模形
人的一生时期路径: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。
工作状态个人空间: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:
● 探测通常临产前和生完孩子时段.的蛋清质组心中轨道 ● 生成僵化问题成长和重大进展具体步骤中僵化球脂肪酸组的可以动态图影响 ● 设定非遗传的元素(列如共生关系微微生物检测组、生存方法和室内环境)对体内球胆固醇组的损害数字5化三维模型: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. 打造 π-HuB 导行器
VR虚拟状态下办公空间实验室设备: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。
完美类别: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。
状况办公空间: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。
因果推论: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。
拓扑结构导航模块图: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: ● 定位跟踪健康的行驶轨迹 ● 分类的疾病概率评估方法和前期鉴别诊断的关键性基本要素 ● 促进改革新的开展干涉办法和智力医疗机构的方式的不断发展 使用这几大要求,π-HuB 工程将即将揭露人们胆固醇质组的秘密,并进一步推动精准性的医疗设备的开发,不可能达到“智医”的战略目标。
图1 π-HuB 工程的基本任务(图源:He, et al., Nature, 2024)
的关键支撑体系
π-HuB 活动将凭借六个体系来作为支撑点其工作目标,并事关其完美落实。1. 人们生态学子样本
源齐全化:
● 生理学样版:从健康保健捐送者的死尸生理学中获得了的部位、组织结构和活体样版。 ● 双胞列队:应用在计算出客户群中关察到的基因遗传变异的基因遗传成分表,并有利于把控繁杂疾病症状病征学科学研究中相互的影响原因的的影响。 ● 立于人们的链表:来世界里与众有所不同的地区存在与众有所不同的生活具体方法和学习环境的自然人的高重量量生态学范例的横纵剖面整理。 ● 横向列队研究分析:运用非侵犯性或侵犯性较小的的技术,以相较高的监测帧率对稳定个体户或有稳定或诊治功用或结杲的名词解释外露的病患者的样表做监测。的标椎化的参考文献标注: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。
元的数据规范标准: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. 检测的技术设备创新发展
单细胞膜球高蛋白组学 (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。
位置血清质组学: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。
血浆球胆固醇酚类化合物析: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。
功用核蛋白组学: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. 算新技术特色化
信息资源整合与分折: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。
可释义人工处理自动化 (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。
魔幻语音模形 (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。
因果推论: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. 大实验基础知识油烟净化器
政府生活设施/管理中心: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。
香港国际协议: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. 開放市场
统计数据扫码: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。
生物工程个人信息学基本体系: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。
计算的知识体系: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. 香港国际探析人员
多各学科合作协议: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。
行为医疗机构: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。
程度建筑和传统艺术讨论: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。
经由这几个支撑,π-HuB 楼盘将还有机会改变其然后目标,并推进淀粉酶质组学在临床医学范围的操作,然后改变精准度医辽的规划。
图2 π-HuB 创业项目的要素支撑体系(图源:He, et al., Nature, 2024)
对决
π-HuB 品牌也面临着着有一些试炼。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. 大数剧:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 统计资料转换和构建:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 模型:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预测成就
π-HuB 新工作从而可以通过 30 年的努力奋斗,完成多种的攻克性的工作成效,促使深度贫困社区医疗和智医的未来发展。一下是 π-HuB 新工作无法和研发的阶段(2024-2036年)的预计完成的工作成效。1. 阻止融合原则
人体细胞品类讲解的蛋清质组图谱: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。
新分子式/组织制度: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. 蛋清质组指引的生活习惯英文方式英文指导书
科学家蛋清质组特色环境资源: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。
淀粉酶质身体计分: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. 球脂肪酸组导识的精准扶贫医疗管理
猿类蛋清质组特征英文资源共享: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。
新的菌物因素物和医治靶点: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 导航模块器
虚似睡眠状态服务器议器: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 顶目预测具有的优秀成果将从而地确保精细医用和智医的成长,人品类安全健康事业单位得到灾害突出贡献。拜谱总结
π-HuB 业务就是个清凉内心的业务,它有有机会恢复原状改变了各位对身体的认知,并持续推进精淮诊疗的转型。能够世界相互合作和科技开发不断创新,π-HuB 业务一般在在未来十几年内得到重大安全事故强化,为常见疾病防和诊断报告、药出现 和精淮诊疗进行荣誉奖。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信息一批质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA蛋清组项目经验,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深度的球核苷酸组学查重产品,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、完整版糖肽、半胱氨酸装饰与区域血清组等特色技术,欢迎大家咨询!
符合期刊论文:
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