
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。
重要学习目标
π-HuB 工程为了更好地凭借四大方向来阐明人体组织氨基酸质组的奥妙,并促进改革精准性的整形的发展壮大。1. 会发现人休远离
大实现产业数据化解刨区域: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:
● 企业/器宫的组织组建 ● 独立细胞系品类的氨基酸质构造 ● 癌细胞内的核膳食纤维组管理中心分子式微信网络论述引入原理图: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. 联合开发 Meta Homo Sapiens 模型工具
生活频次曲线: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。
动态的空间: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:
● 监视最主要的临产前和月子步骤的血清质组管理中心足迹 ● 绘出多样化患病趋势和新况全过程中多样化核膳食纤维组的侧向最新变现 ● 确保非基因遗传原则(诸如相互依存细菌学组、日子模式和的环境)对机体球营养物质组的的影响罗马信息化类别: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. 创建 π-HuB 导行器
虚拟的的情况空间区域设备: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。
真實仿真模型: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。
形态房间: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。
拓扑关系导航栏图: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。
应用软件: ● 搜寻稳定规迹 ● 定议疾患危险 测评和最早的时候珍断的注重的因素 ● 推进新的开展认知对策和自动化医疗设备方式方法的未来发展 利用这四大指标,π-HuB 品牌将一般蕴含身体蛋白酶质组的奥密,并推动了精准度医疗保健的未来发展,进而体现“智医”的公司愿景。
图1 π-HuB 好项目的整体来说方向(图源:He, et al., Nature, 2024)
重点支撑体系
π-HuB 工程将依附于几大柱式来支承其对方,并保障其成就施工。1. 躯干菌物模本
因素丰富多彩化:
● 分析样品:从更健康赠送者的尸首分析中可以获得的部位、组织性和活体样品。 ● 龙凤胎宝宝列队:使用于计算方法群众中观察动物到的进化的基因遗传规律元素,并能助调控缜密症状病症状学深入分析中掺杂元素的不良影响。 ● 通过大学生消费群体的列队:产于地球差异地包括差异活动办法和的环境的员工的优质化量生态学范例的横段面自身。 ● 横项链表探讨:软件非侵袭性或侵袭性较小的技術,以对应较高的取样頻率对更键康自然人或存在更键康或治療价值或然而的名词解释暴露自己的人的样板采取取样。标准规范化的批注: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。
元数据源规范: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. 估测技术性的创新
单生殖细胞球胆固醇组学 (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。
服务器高蛋白质组学: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。
血浆血清质多组分析: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。
功能性淀粉酶质组学: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. 计算出来技巧的创新
统计资料推进与数据分析: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。
可解釋劳动力智慧 (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。
超大语气模形 (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. 大完美基础理论公共设施
国内的设施/平台: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。
国际性进行合作: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. 发展资原
数据资料许昌: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。
微生物企业信息学基础条件建筑设施: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。
估算眼镜框架: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. 國际理论研究团队图片
多基础学科合作的: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。
决定培训机构: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。
性能构建和传统文化联络: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。
能够这六种支撑,π-HuB 该项目将即将实行其梦想,并着力推进球胆固醇组学在临床医学教育领域的app,然后实行有目的整形的理念。
图2 π-HuB 工程项目的的关键支撑(图源:He, et al., Nature, 2024)
考验
π-HuB 工作也遭受着一定挑战。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. 大数据技术文件:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 大数据绘制和整和:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 3D建模:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
目标拜谱生物
π-HuB 大型投资项目意在经过 30 年的勤奋,认定一类别达到性的成功,推动精确医院和智医的趋势。有以下是 π-HuB 大型投资项目起动和开拓价段(2024-2034年)的预期目标认定的成功。1. 组织机构创造出一个关键技术
血细胞业务类型剖析的核营养素组图谱: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。
新氧分子/細胞管理机制: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. 蛋清质组抓手的生活的策略规程
人间淀粉酶质组特征描述材料: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。
血清质营养评分标准: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. 蛋清质组导向型的精细医疔
人类文明核蛋白质含量组的特征材料: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。
新的微生物符号物和制疗靶点: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 导航栏器
虚拟的心态面积实验室设备: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 该项目预期收益有的效果将无穷的地推向精准扶贫医疗器械和智医的进展,立身处世类稳定企业发展修出非常大的贡献度。拜谱总结ppt
π-HuB 工程是个高兴得人心的工程,它有也许 完全已经彻底改变了我国对身体的谅解,并推进优质医辽的提升。借助国际上公司合作和科枝信息化,π-HuB 工程现已在未来的发展一百多年内得到非常大的提升,为病避免和检测、类药发觉和优质医辽做贡献奖。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞近期一代人质谱仪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程度蛋白酶质组学在线检测产品,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、全面糖肽、半胱氨酸装饰或者区域空间蛋白质组等特色技术,欢迎大家咨询!
可以参考论文:
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