
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。
明确最终目标
π-HuB 的项目为了更好地根据3大关键来揭露躯干核蛋白组的奥密,并推动有目的社区医疗的发展壮大。1. 发掘人体人体的原理
罗马实现产业数据化剖析的空间: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:
● 策划 /心脏的人体细胞主成 ● 单独某个神经元款式的蛋清质形成 ● 血细胞内的蛋白酶质组主氧分子网咯阐明创造出一个机制: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. 研发 Meta Homo Sapiens 建模
宝宝频次轨道: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。
心态发展空间: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:
● 监视通常临产和生完孩子后的时期的球氨基酸组重心路径 ● 设计复杂性化常见疾病发展前景和新况进程中复杂性化淀粉酶质组的竖向动态图片发生改变 ● 认定非隐性基因关键因素(比如说共融生物学技术组、衣食住行方式英文和坏境)对人的身体核核苷酸组的不良影响罗马数智化3d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. 整合 π-HuB 导航地图器
人体状况办公空间分析仪器: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。
真是整治: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。
方式范围: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。
拓扑结构汽车导航图: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: ● 跟踪建康行驶轨迹 ● 分类发病的风险评诂和旱期初步判断的决定性原因 ● 带动新的改善诊治预防措施和智力医疗保障最简单的方法的成长 按照这3大方向,π-HuB 好项目将还有机会揭露人营养物质质组的奥密,并统筹推进深度贫困诊疗的发展壮大,既定改变“智医”的企业愿景。
图1 π-HuB 的项目的总的要求(图源:He, et al., Nature, 2024)
关键所在立柱
π-HuB 的项目将不仅四大立柱来撑起、其制定目标,并事关其成功率试行。1. 人身体生物体样例
特征各异化:
● 生理模本:从健康的赠送者的死尸生理中才能得到的五官、组识和活体模本。 ● 双胞胎宝宝链表:中用确定年龄段中观测到的变种的基因材质,并能够调节繁琐病症临床表现学论述中夹杂要素的影向。 ● 应用场景年龄段的列队:源自这个世界与众各不相同省份有着与众各不相同家庭生活习惯英文和环保的独立个体的高品质量管理生物制品样品的横横剖面回收利用。 ● 横纵链表科研:应用非入侵性或入侵性较小的的技术,以取决于较高的监测帧率对良好保健员工或含有良好保健或冶疗重要性或没想到的名词解释曝露的患儿的样表来监测。规则化的注脚: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。
元动态数据准则: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. 自动测量技艺科技创新
单受损细胞蛋白酶质组学 (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。
的空间蛋白质组学: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。
功效蛋白酶质组学: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. 算技术性自主创新
数据库融合与剖析: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。
可解释一下人工成本智能化 (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。
大形编程语言沙盘模型 (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. 大实验知识基础服务设施
地方公用设施/核心: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。
知名公司合作: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. 开启资源量
数据资料一起: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。
生物学资料学基础知识安全设施: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。
计算公式架构设计: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. 國際科学研究项目团队
多专业学位合作项目: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。
决策者部门: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。
的能力拜谱生物和技术 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。
可以通过这五大先导性,π-HuB 好项目将有希望保证其受众,并促进推动蛋清质组学在生物学行业的广泛应用,最终能够保证招商精准医疗机构的愿景是什么。
图2 π-HuB 建设项目的重要性柱石(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑站
π-HuB 建设项目也遇到着一系列试炼。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. 统计资料合成和转型:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 绘图:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预期结果重大成果
π-HuB 的好项目宗旨在依据 30 年的勤奋,得到一款型超越性的重大成效,推动靶向医疗保健和智医的进展。下述是 π-HuB 的好项目重启和搭建阶段性(2024-203四年)的预期想象得到的重大成效。1. 集体搭配方式
神经细胞类型的解析视频的核胆固醇组图谱: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/人体细胞体系: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. 蛋清质组导向性的家庭生活手段指导书
猿类蛋白质组的特点市场: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。
蛋白酶质绿色健康评分表: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. 蛋白酶质组向导的精细医药
地球血清质组基本特征环境资源:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与主要疾病相关的蛋白质组特征。
新的生物制品logo物和缓解靶点: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 导航地图器
虚拟主机工作状态房间实验仪器: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 大型项目期望获取的技术成果将有效地力促脱贫诊疗和智医的成长 ,立身处世类建康企事业作成很大奉献。拜谱工作小结
π-HuB 品牌有的是个期待内心的品牌,它有可能会切底改动当我们对人體的表达,并驱动脱贫攻坚定位医学的转型。可以通过展览合作好项目和科学什么是创新,π-HuB 品牌已成定局在几年后的中国两百多年内争取非常大突破点,为疫情有效防范和物理诊断、药材发掘和脱贫攻坚定位医学进行贡献奖。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞新新一代质谱仪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深度1胆固醇质组学检测工具产品,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、详细糖肽、半胱氨酸绘制及其空间淀粉酶组等特色技术,欢迎大家咨询!
参考选取文献资料:
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