
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。
具体的指标
π-HuB 顶目目的在于根据三种受众来论述人体肌肉蛋清质组的奥密,并确保准确整形的未来发展。1. 挖掘人体内道理
自然数化解剖学位置: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:
● 公司/器管的体细胞组成的 ● 单一个受损细胞型号的营养物质质组成部分 ● 上皮细胞内的蛋白酶质组中心局氧分子数据网络折射出共建机理: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. 设计规划 Meta Homo Sapiens 三维模型
一生过渡期路径规划: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。
阶段地方: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:
● 探测首要孕前和生完孩子后过程的蛋清质组管理中心规划 ● 编写繁多疫情壮大和近展流程中繁多核蛋白质含量组的垂直动向的变化 ● 确认非基因因素分析(举个例子共生关系微菌物组、生存方式英文和环保)对体内球营养素组的后果数字8化模特: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. 创设 π-HuB 导航系统器
没有实体方式区域空间设备: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。
真时模式: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。
状况室内空间: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。
采用: ● 探测绿色健康运动轨迹 ● 构成疾患隐患评价指标和最早的时候诊断报告的非常重要影响因素 ● 统筹推进新的改善行为矫正政策和智力医疔办法的发展趋势 按照这3大对方,π-HuB 创业项目将力争阐明人体肌肉球高蛋白组的魅力,并推动了精准脱贫医疗器械的转型,终究建立“智医”的规划。
图1 π-HuB 工程的总体经济个人目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
首要柱石
π-HuB 楼盘将离不开6大基石来撑起其总体目标,并确保安全生产其出色施行。1. 人们生物工程子样本
源于多种多样性:
● 解刨模本:从身心健康赠予者的尸骨解刨中拥有的五官、组识和活体模本。 ● 孪生列队:使用于算起人中观察分析到的变种的遗传的基本成分,并助于的控制较为复杂急病病源学深入分析中夹杂元素的影响到。 ● 通过年龄层的链表:出自宇宙各种东南部都具有各种活动方法和区域环境的整体的高重量量生物制品样表的横剖面采集而来。 ● 竖向链表探索:app非破坏性或破坏性较小的枝术,以相对性较高的监测工作频率对更营养健康员工或具备有更营养健康或诊疗意义所在或结论的确定展现的病患者的范例去监测。标准化建设化的引用: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。
元数据信息细则: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. 测定技术应用创新技术
单人体细胞核蛋白质含量组学 (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。
空间区域蛋白酶质组学: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。
血浆血清质类物质析: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。
基本功能蛋白酶质组学: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. 算技術研发
数值资源优化配置与具体分析: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。
可释疑人工控制智慧 (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。
专业话述建模 (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: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. 大合理前提配套设施
政府措施/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。
国际性加盟: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. 放开資源
数据源一起: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。
生物体资讯学知识基础设备: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。
计算方法层次结构: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. 香港国际研究探讨团队合作
多专业学位合作关系: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。
科学决策学校: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。
工作能力规划和人文聊天: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。
达到这几个柱式,π-HuB 投资项目将一般达到其阶段目标,并驱动核核苷酸组学在临床医学邻域的用,终于达到精准脱贫治疗的展望。
图2 π-HuB 工作的关键性柱式(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战
π-HuB 创业项目也遭受着一系考验。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. 大大数据安全:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 资料转化和梳理: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。
估计收获
π-HuB 投资品牌旨在能够 能够 30 年的奋斗,达成一国产强化性的工作技术成果,助推深度贫困医辽和智医的转型。下面是 π-HuB 投资品牌开启和开放的时候(2024-2033-5年)的期望达成的工作技术成果。1. 组建打造的基本原理
人体细胞分类解释的蛋清质组图谱: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/细胞膜机理: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. 球营养素组结果导向的人生方案白皮书
人体球胆固醇组特证产品: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。
蛋白酶质建康评分标准: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. 血清质组目标的精准服务医疗保障
科学家淀粉酶质组的特点市场:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与主要疾病相关的蛋白质组特征。
新的生物工程象征物和进行治疗靶点: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 汽车导航器
虚拟的壮态环境空间设备: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 创业项目预期的达成的技术成果将有效地积极推动精准定位医疗设备和智医的转型,为人处事类绿色事业性产生特大分享。拜谱个人心得体会
π-HuB 品牌流程一个冲动听心的品牌流程,它有几率彻底解决改进我们大家对人体组织的能够理解,并统筹推进会员有目的营销医学保健的壮大。用國際进行合作和科技开发研发,π-HuB 品牌流程即将在明天两百多年内具有很大挑战,为常见疾病预放和确诊、类药物察觉和会员有目的营销医学保健搞出贡献度。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最薪几代质谱仪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淬硬层核苷酸质组学检侧产品,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酸性反应、乳酸性反应、完整篇糖肽、半胱氨酸突显或是余地蛋白质组等特色技术,欢迎大家咨询!
参考资料文章:
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