
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。
基本个人目标
π-HuB 楼盘从而顺利通过三个要求来探求机体蛋白质含量质组的奥密,并推动了优质社区医疗的发展前景。1. 遇到人身体原因
加数化分析区域: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:
● 组建/五官的体细胞主成 ● 单独某个神经元结构类型的球脂肪酸分解成 ● 组织内的淀粉酶质组管理中心大分子网络信息具体分析融合工作原理: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. 制作 Meta Homo Sapiens 对模型
生命图片时间段行驶轨迹: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。
睡眠状态个人空间: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:
● 关注主要临产前和在产后阶段性的蛋白酶质组中央路径 ● 画制繁杂疫情发展趋势和进步环节中繁杂淀粉酶质组的侧向最新变化无常 ● 选定非显性基因场景因素(举例相互依存生物学技术组、人生模式和场景)对人体本身脂肪酸质组的影向罗马现代化建模: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. 共建 π-HuB 车载导航器
虚拟现实情况下区域空间医疗仪器: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。
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。
动态环境: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。
拓补导行图: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。
技术应用: ● 侦测卫生足迹 ● 分类发病危险考评和之前诊治的决定性元素 ● 推向新的医疗管理认知的具体措施和智力医疗管理的方式的进步 能够 这三种任务,π-HuB 工程项目将还有机会体现了体内球高蛋白组的大自然的奥秘,并推动精准扶贫医疗器械的经济发展,最中做到“智医”的战略目标。
图1 π-HuB 投资项目的综合梦想(图源:He, et al., Nature, 2024)
关键因素要素
π-HuB 楼盘将借助于六种核心来撑起其阶段目标,并提高认识其成功率进行。1. 躯干生物工程模板
来源于多元化化:
● 局解样品:从的健康爱心捐赠者的遗骸局解中才能得到的部位、策划 和活体样品。 ● 三胞胎序列:用以运算大学生消费群体中通过观察到的进化的隔代遗传材料,并这会有利于调整简化疾患原因学研究分析中相混原因的影向。 ● 由于三高人群的序列:来自五湖四海世界上各种多种中南部具各种多种现在的生活途径和周围环境的每个人的高产品量生物制品样例的横纵断面获得。 ● 可以序列钻研:运用非侵犯性或侵犯性较小的技艺,以相比较高的抽样声音频率对良好员工或含有良好或根治意义上或报告的设定暴漏的患有的模板开展抽样。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。
元数剧标准单位: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. 衡量高技术去创新
单癌细胞淀粉酶质组学 (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。
空间蛋白酶质组学: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。
血浆核膳食纤维多组分析: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。
系统淀粉酶质组学: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. 算起科技转型升级
数据显示组合与定性分析: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。
可定义手工智力 (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。
小型语言学整治 (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。
因果侦探推理: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. 大小学科学基础框架配制
国家地区安全设施/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。
国外相互合作: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. 开馆教育资源
数据信息互享: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。
菌物信息学依据安全设施: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。
统计三层架构: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. 国外科研队伍
多专业的合作: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。
决策者企业: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。
效率拜谱生物和技术 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。
可以通过这六个要素,π-HuB 产品将还有机会构建其个人目标,并促进球蛋白组学在医学检验前沿技术的选用,决定构建识贫医疗保障的的愿望。
图2 π-HuB 项目流程的主要柱式(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战模式
π-HuB 内容也面临着着一部分挑战性。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. 大数据行业表格:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 统计数据合成和资源共享:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 模型制作:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预期的成功
π-HuB 好新项目有赖于用 30 年的拼命,获取一型号冲破性的科研优秀成果,确保识贫医疔和智医的发展进步。下是 π-HuB 好新项目起动和开发设计关键时期(2024-203两年多)的预测获取的科研优秀成果。1. 企业建设基本原理
细胞膜类别分析的胆固醇质组图谱: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。
新团伙/神经元机能: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. 核高蛋白组向导的日子方试规范
人体膳食纤维质组特色教育资源: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。
蛋清质营养健康评价: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. 高蛋白质组引领的精准脱贫整形
人类历史核蛋白组结构特征资源的: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物和制疗靶点: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
虚拟软件方式空间区域设备: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 工作预料确认的技术成果将很大地促进改革脱贫攻坚医疔和智医的进展,处世类稳定企业做到根本性供献。拜谱总结ppt
π-HuB 項目有的是个心潮澎湃复杂的人心的項目,它有也许根除转换我们公司对女性身体的认为,并持续推进精细医药的素发展。在展览公司合作和科技发展信息化,π-HuB 項目极可能在素几百年内争取根本性提升,为慢性病以防和程度、口服药物感觉和精细医药进行奉献。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞近期最新第二代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA淀粉酶组项目经验,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层次血清质组学探测产品,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硝化作用、乳硝化作用、详细糖肽、半胱氨酸修饰语或面积血清组等特色技术,欢迎大家咨询!
参看毕业论文:
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