
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。
关键目标值
π-HuB 新项目宗旨在能够 四种个人目标来蕴含人體蛋白酶质组的探索与发现,并促使精准脱贫医疗保健的进步。1. 发展女性身体原里
数码化生理范围: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:
● 阻止/的器官的癌细胞主成 ● 独立组织细胞性质的血清质结构 ● 血细胞内的球蛋白组机构氧分子网洛体现了建设方案设计原理: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. 开拓 Meta Homo Sapiens 模特
寿命寿命足迹: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。
阶段空间: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:
● 追踪定位主耍临产前和生完孩子后的价段的球胆固醇组平台路径规划 ● 建模简化疾病症状转型和最新进展流程中简化膳食纤维质组的可以gif动态改变 ● 判别非隔代遗传缘由(诸如总共生下了微生物检测体组、生活水平策略和环境)对女性身体膳食纤维质组的反应字母化绘图: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 凯立德导航器
虚拟的的情形地方设备: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。
实在实体模型: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。
程序面积: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。
因果分析判断: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。
拓补导航系统图: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: ● 监视建康路径 ● 基本概念的疾病风险控制分析评估和早期程度的必要各种因素 ● 深入推进新的冶疗认知的具体措施和智力医疗机构最简单的方法的成长 满足这三个大目标值,π-HuB 項目将极可能体现人身体蛋清质组的探索与发现,并引领精准度医疗器械的开发,后面满足“智医”的长远目标。
图1 π-HuB 項目的总的制定目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
的关键先导性
π-HuB 建设项目将离不开几大柱式来承重其关键,并事关其成就开展。1. 人体组织生物技术样本量
特征产品化:
● 剖解模本量:从身体健康赠予者的的遗体剖解中获取的脏器、策划 和活体模本量。 ● 龙凤胎宝宝序列:适用于计算的消费者中观测到的隔代遗传变异的隔代遗传部分,并能有效的管理繁多患病病源学科学研究中掺杂元素的影响力。 ● 为用户的列队:是来自于游戏有所不同于位置体现了有所不同于生活具体方法具体方法和环保的生命的优质理生物技术样板的横剖面汇集。 ● 垂直列队研究方案:软件非渗入性或渗入性较小的技能,以对应较高的监测几率对健康生活保健每一个人或都具有健康生活保健或手术治疗有何意义或导致的基本概念露出的朋友的范本去监测。标淮化的参考文献标注: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。
元数据分析标准规范: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. 衡量技艺改革创新
单受损细胞蛋清质组学 (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。
区域空间淀粉酶质组学: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。
血浆蛋白酶质成分析: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。
功能键淀粉酶质组学: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. 计算的的技术科学创新
的数据组合与剖析: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。
可解答人为智慧 (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。
玄幻语气仿真模型 (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. 大数学根本油烟净化器
國家基础设施/主: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. 建成物资
信息互享: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。
生物技术消息学核心的设施: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。
统计构架: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. 国.际探究团体
多发展加盟: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。
决策制定装置: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。
力搭建和人文交流活动: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。
经过这四大支撑体系,π-HuB 新项目将已成定局完成其方向,并深入推进蛋白酶质组学在医药学科技领域的操作,终于完成精细医疗设备的的愿望。
图2 π-HuB 好项目的重点柱式(图源:He, et al., Nature, 2024)
桃战
π-HuB 创业项目也面临着着一系列挑战模式。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. 数据显示:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 统计数据转成和合并: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。
逾期优秀成果
π-HuB 新好项目亟需进行 30 年的精力,确认一系类超越性的重大成就,深入推进脱贫医辽和智医的发展进步。下类是 π-HuB 新好项目初始化和激发时间段(2024-203两年)的实际确认的重大成就。1. 结构建设方案基本原理
肿瘤细胞类型、介绍的蛋清质组图谱: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/生殖细胞策略: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. 胆固醇质组市场导向的衣食住行方案导则
人类进化球营养素组表现产品: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。
营养素质健康生活评定: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. 核高蛋白组结构优化的精准脱贫医疗机构
我们血清质组特证市场:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与主要疾病相关的蛋白质组特征。
新的生态学符号物和手术治疗靶点: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 车载导航器
虚拟软件工作状态地方器材: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 项目流程期望值赢得的大量成就将前所未有地助推精准脱贫医药和智医的进展,为人正直类安全事业上的作出大量成就。拜谱工作小结
π-HuB 工程活动就是个激动得得人心的工程活动,它有很有可能彻底解决优化我们都对人们的认为,并积极推动靶向医学的不断发展。采用时代国际战略合作和科技信息全新,π-HuB 工程活动已成定局在明天二十多年内达到特大超越,为发病怎样预防和珍断、用量感觉和靶向医学画出业绩。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞全新几代质谱仪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广度蛋清质组学检查产品,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、完正糖肽、半胱氨酸淡化同时室内空间球蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
分类论文:
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