
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。
按照受众
π-HuB 顶目宗旨在进行几大制定目标来表明躯干血清质组的奥秒,并促使精细医疗卫生的不断发展。1. 看到人体健康原里
加数化生理室内空间: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:
● 组织化/五官的上皮细胞构成 ● 独立神经细胞类行的核营养物质组成部分 ● 神经元内的球胆固醇组核心碳原子微信网络具体分析引入道理: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. 開發 Meta Homo Sapiens 实体模型
人身安全定期旅途: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。
阶段空间区域: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:
● 关注主耍临产前和产妇时段.的球胆固醇组中心点行为 ● 编写繁多皮肤疾病發展和进行阶段中繁多蛋白质含量质组的横向最新变幻 ● 确定好非基因不良影响(譬如共融微生态学组、日常生活行为和区域环境)对人核膳食纤维组的不良影响金额化仿真模型: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. 倡导 π-HuB 车载导航器
没有实体阶段前景机器设备: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。
现实3d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。
睡眠状态区域空间: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。
因果推测: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。
拓扑关系凯立德导航图: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。
APP: ● 追综良好行驶轨迹 ● 设定慢性病危险元素评估报告和过去珍断的最重要元素 ● 推动新的诊治纠正方案和智能化医疗保障方式方法的进展 用这三个目的,π-HuB 的项目将力争体现人体人体血清质组的大自然的奥秘,并带动精准扶贫医疗卫生的进展,最终能够保证“智医”的的愿望。
图1 π-HuB 新项目的综合性个人目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
的关键立柱
π-HuB 新项目将赖以生存五大保障来保障其指标,并为了确保其成功的英文施行。1. 我们身体生物技术模板
种类有很多化:
● 生理学样表:从卫生受赠者的尸骨生理学中换取的的器官、组建和活体样表。 ● 龙凤胎宝宝序列:应用在计算方式类人中分析到的基因遗传规律变异的基因遗传规律材质,并这样有利于调整冗杂消化道疾病病症学研究分析中掺杂各种因素的损害。 ● 基本概念患者的序列:出自于社会不同于的区县兼具不同于的的生活模式和区域的每一个人的高服务质量量菌物范例的横坡面采集而来。 ● 水平垂直列队探讨:软件应用非侵犯性或侵犯性较小的技术性,以相对性较高的采集系统速度对正常个体工商户或具正常或医治目的或结论的举例泄露的自身的范例采取采集系统。要求化的参考文献标注: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。
元动态数据规定: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. 衡量技术应用的创新
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。
范围营养物质质组学: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。
血浆核氨基酸酚类化合物析: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。
的功能血清质组学: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. 计算方式技艺信息化
动态数据转型与研究: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。
可解说人工客服电话智能化 (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。
门头编程语言对模型 (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。
因果逻辑题: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. 大科学性基础条件旅游基础设施
國家装置/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. 建成资源的
资料许昌: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。
微生物信息学地基配制: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。
换算框架图: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. 国际英文科研团对
多师范类专业协议: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。
决策者单位: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。
意识基本建设和传统文化沟通: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6大柱石,π-HuB 品牌将即将保持其对象,并着力推进球胆固醇组学在医学检验领域行业的操作,后面保持有目的治疗的规划。
图2 π-HuB 业务的重要的柱石(图源:He, et al., Nature, 2024)
终极挑战
π-HuB 工程也存在着几个成就。1. 理论学: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. 大数据平台文件:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据文件导出和整合资源: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。
实际研究成果
π-HuB 活动旨在实现实现 30 年的努力奋斗,拥有系列拜谱生物超过性的成绩,促进推动精细医治和智医的提升。下类是 π-HuB 活动启动服务器和搭建的阶段(2024-203三年)的预料拥有的成绩。1. 阻止搭配原理图
癌细胞的类型解答的球高蛋白组图谱: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。
新碳原子/组织细胞缘由: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. 淀粉酶质组主导性的生存方试指引
地球球高蛋白组的特征影视资源: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。
淀粉酶质的健康计分: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. 球高蛋白组主导性的正确医疔
我们人类蛋清质组表现形式资源量: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。
新的动物标志图片物和医治靶点: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 网站导航器
人体方式前景测试仪器: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 项目流程期望获取的科研成果将很大地带动准确医院和智医的壮大,做人类健康的事業画出重大项目贡献奖。拜谱总结
π-HuB 好产品一个过于兴奋你的心的好产品,它有可以彻彻底底改进大家对人體的解读,并助推会员精准扶贫营销医院保健的发展进步。能够 亚太战略合作和网络科学创新,π-HuB 好产品已成定局在前景二十多年内确认重特大突破自我,为重大疾病防治措施和珍断、口服药物察觉到和会员精准扶贫营销医院保健制做奉献。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞新型几代质谱仪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深度.高蛋白质组学检侧产品,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过酸、乳过酸、完全糖肽、半胱氨酸呈现已经服务器球蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
参考资料医学文献:
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