
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。
主要方向
π-HuB 品牌致力于经过三个大对象来探求机体蛋白酶质组的探索与发现,并促进精确医疗器械的發展。1. 找到人体内原里
自然数化生理办公空间: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:
● 组织机构/心脏的人体细胞組成 ● 单一细胞膜类型的的血清质包含 ● 癌细胞内的核蛋白组管理中心氧分子无线网络阐明搭配工作原理: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. 联合开发 Meta Homo Sapiens 建模
一生周期性运动轨迹: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。
的状态服务器: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:
● 追踪定位主要临产前和引产后周期的核蛋白质含量组服务中心行驶轨迹 ● 画出有难度皮肤疾病成长和重大进展操作过程中有难度蛋清质组的双向动态的改变 ● 肯定非基因环境因素(列如共融产气荚膜梭菌制品组、生活中的方法和环境)对人體核苷酸质组的印象加数化沙盘模型: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. 建立 π-HuB 导行器
没有实体形态环境测试仪器: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。
真人真事模板: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。
睡眠状态发展空间: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。
因果推算: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。
拓扑结构导航一体机图: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。
软件应用: ● 追查安全航迹 ● 定意妇科疾病危险 评估方法和早珍断的决定性要素 ● 确保新的的治疗诊治保护和自动化医疗机构最简单的方法的壮大 根据这五大工作目标,π-HuB 投资项目将可能揭露我们身体蛋清质组的秘密,并促使精准扶贫医药的未来发展,然后保持“智医”的宗旨。
图1 π-HuB 该项目的总体经济梦想(图源:He, et al., Nature, 2024)
的关键支撑点
π-HuB 的项目将离不开六个柱式来撑起其受众,并为了确保其实现目标试行。1. 身体生物体范例
起源各种各样化:
● 生理范本:从卫生爱心捐赠者的女尸体生理中刷快的器脏、组识和活体范本。 ● 双胞胎宝宝链表:应用于算出消费者中观看到的变种的遗传病的成分,并促进有效控制非常复杂传染性疾病病状学研究分析中掺杂元素的决定。 ● 对于消费群体的链表:产自游戏世界的各种城市享有的各种衣食住行模式和的环境的私营企业的高线质量量生物工程样版的横横断面回收利用。 ● 横面序列研究分析:APP非侵扰性或侵扰性较小的方法,以相对来说较高的抽样頻率对营养个人用户或存在营养或制疗真正意义或效果的定议暴露自己的女性的样版采取抽样。标准的化的标注: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。
元参数标准化: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. 量测系统创新发展
单人体细胞血清质组学 (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。
的空间血清质组学: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。
功能表膳食纤维质组学: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. 算起高技术什么是创新
数剧资源优化配置与介绍: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。
可释意机器智慧 (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。
大一些的语言模式化 (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。
因果演绎推理: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. 大科学学基本建筑设施
部委场地设施/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。
国外合作关系: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. 发展教育资源
信息共用: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。
生态学短信学根基服务设施: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。
计算体系结构: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. 国家探究销售团队
多科目的合作: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。
决策分析构造: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。
力量规划和人文精神学习交流: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。
凭借这四大柱石,π-HuB 项目流程将即将变现其对象,并推动血清质组学在医学专业范围的APP,既定变现精确医治的企业愿景。
图2 π-HuB 楼盘的关键因素支撑点(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战赛
π-HuB 产品也要面对着某些终极挑战。1. 论理: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. 大数据分析资料:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数值转为和兼容合并: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。
预料收获
π-HuB 的该项目重在根据 30 年的奋发努力,达成一系统冲刺性的科研成果展,确保精准扶贫诊疗和智医的发展进步。下是 π-HuB 的该项目运行和开拓过程(2024-2036年)的预期结果达成的科研成果展。1. 团队构筑原则
神经细胞的类型分析的血清质组图谱: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。
新分子结构/细胞核机理: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. 蛋白酶质组主导的日子玩法指引
人们的蛋白酶质组特征英文资源量:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与不同生活方式相关的蛋白质组特征。
核蛋白营养得分: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. 蛋白酶质组引领的脱贫攻坚医药
人类历史核营养物质组特性网络资源: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。
新的生物学标记物和中药治疗靶点: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 导航地图器
虚拟游戏的状态空间区域测量仪器: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 楼盘预期收益获取的成果展将极大程度地持续推进精准定位医药和智医的发展方向,被人类的健康企事业搞出比较重要影响力。拜谱总结ppt
π-HuB 大型建设业务一个激情复杂的人心的大型建设业务,它有几率彻底清除该变我们公司对身体的明白,并促进推动优质医药的成长 。实现知名达成合作和科枝企业创新,π-HuB 大型建设业务有希望在今后二十多年内获取特大安全事故突破点,为消化道疾病应对和鉴别诊断、药剂看见和优质医药画出功绩。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞公布几代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA血清组项目经验,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的深度淀粉酶质组学查测产品,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碱化、乳碱化、系统糖肽、半胱氨酸装饰以其位置球蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
考生论文资料:
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