
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。
详细计划
π-HuB 的项目亟需确认两大目的来揭露人体人体血清质组的奥妙,并积极推动脱贫攻坚社区医疗的未来发展。1. 察觉到人体细胞原理图
数字9化生理区域空间: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:
● 集体/部位的受损细胞分解成 ● 单一细胞核结构类型的高蛋白质组成的 ● 组织细胞内的蛋白酶质组中心的氧分子数据网络蕴含打造原则: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. 发展 Meta Homo Sapiens 三维模型
健康期行驶轨迹: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。
的情形范围: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:
● 追踪定位最主要的孕前和产妇在产后时段.的淀粉酶质组中行为 ● 画制缜密疾患发展趋势和最新技术性全过程中缜密膳食纤维质组的横向联系技术性变 ● 敲定非遗传的影向(如相互依存微怪物组、日常玩法和情况)对人身体蛋白酶质组的影向数字8化型号: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. 融合 π-HuB 网站导航器
一个心态区域检测设备: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。
最真实建模 :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。
阶段服务器: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。
因果推断出: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。
软件: ● 追踪定位键康行为 ● 定意问题问题开展和初期原因的重要性各种因素 ● 促使新的手术治疗干涉工作和智能化医疗服务办法的进展 根据这三阶段目标,π-HuB 項目将有希望阐明躯干核氨基酸组的奥秒,并驱动靶向医辽的壮大,之后进行“智医”的期望。
图1 π-HuB 楼盘的总体性梦想(图源:He, et al., Nature, 2024)
核心核心
π-HuB 活动将凭借五种柱石来的支撑其阶段目标,并为了确保其成功的英文施实。1. 身休生物工程样例
特征五花八门化:
● 生理模本:从身心健康捐献者的的遗体生理中荣获的组织化、组织化和活体模本。 ● 孪生列队:在计算出来消费人群中观测到的变种的遗传性组分,并有益于管控很复杂肠道疾病主要症状学研究分析中杂乱缘由的直接影响。 ● 根据客群的序列:来自五湖四海当今世界各个的地区具有着各个家庭生活习惯和学习环境的个头的优质化量海洋生物范本的横横断面搜集。 ● 横项链表探讨:app非注入性或注入性较小的技术应用,以对较高的采集规律对身体生命或有身体或制疗作用或毕竟的表述展现的客户的模本采取采集。准则化的标注: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。
元数据库规则: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. 检测技术设备企业创新
单癌细胞蛋白质组学 (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。
空間血清质组学: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。
血浆核苷酸质类物质析: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。
基本功能高蛋白质组学: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. 算技能的创新
数据统计整和与研究分析: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。
可讲解人工处理智慧 (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。
大型的语言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. 大科学合理基本条件设施管理
地方装置/中心站: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。
知名相互合作: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. 对外开放资源量
数值PK对战: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。
生物学信心学基础框架的设施: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。
测算眼镜框架: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. 知名论述的团队
多基础学科公司合作: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。
战略决策医疗机构: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。
的能力设计和传统文化交流信息: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。
凭借这九大支撑点,π-HuB 顶目将一般体现其梦想,并深入推进膳食纤维质组学在临床医学范围的选用,最后体现精细医院的战略目标。
图2 π-HuB 新项目的关键所在支撑(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战赛
π-HuB 新项目也遭受着这些挑战。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. 大统计数据:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据显示转换和梳理: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。
期望结果
π-HuB 工程工作从而完成 30 年的全力以赴,获得一类别翻过性的拜谱生物,推动正确治疗和智医的不断发展。下类是 π-HuB 工程工作开启和发掘时段.(2024-2034年)的预期想象获得的拜谱生物。1. 团队创设的原理
神经细胞的类型解密的球蛋白组图谱: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/细胞系缘由: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. 蛋白酶质组导向型的日常生活行为要点
人类文明核膳食纤维组功能市场: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。
淀粉酶质正常評分: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. 核高蛋白组指引的精准性的医疗保障
地球膳食纤维质组共同点资源的: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。
新的生物制品标志logo物和医疗靶点: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
虚拟网络动态环境检测仪器: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 工程项目估计获取的成就将很大地持续推进优质医院和智医的趋势,行为低调类更健康卫生事业做关键荣誉奖。拜谱总结ppt
π-HuB 好新投资项目是个激情得人心的好新投资项目,它有会完全彻底改动自己对人体本身的定义,并统筹推进准确医药的成长 。能够 国际金达成合作和科枝转型升级,π-HuB 好新投资项目即将在发展十几年内具有重大的达到,为急病防冶和临床诊断、药剂察觉和准确医药弄出影响力。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进一步核氨基酸组学查测产品,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酸性反应、乳酸性反应、删改糖肽、半胱氨酸掩盖、房间血清组等特色技术,欢迎大家咨询!
规范论文文献综述:
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