
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。
准确工作目标
π-HuB 创业项目此次利用六大方向来反映人体组织蛋白酶质组的奥密,并统筹推进精准定位医疗机构的进展。1. 找到身体方法
数码化解刨空間: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/器脏的内部组成的 ● 单独某个细胞核业务类型的核核苷酸包含 ● 神经元内的蛋清质组心中大分子网站具体分析整合机理: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 建模
生命力时期旅途: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。
情况下三维空间: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:
● 定位跟踪其主要孕前和产妇时段.的球蛋白质含量组中央规迹 ● 制作更繁琐重大疾病成长 和进步环节中更繁琐核胆固醇组的纵向设计动态数据转化 ● 确认非基因遗传印象(举例子互利微生物发酵体组、性生活形式和周围环境)对人的身体蛋白酶质组的印象自然数化模形: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 导航仪器
虚似壮态面积分析仪器: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。
真时绘图: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。
状况空间区域: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。
因果测算: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。
拓扑关系汽车导航图: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。
用途: ● 追查健康保健旅途 ● 表述病毒危险关键因素测试和早期判断的为重要关键因素 ● 深入推进新的医疗器械调控对策和智力医疗器械形式的成长 用这两大受众,π-HuB 投资项目将一般阐明身体血清质组的秘密,并统筹推进精淮医院的发展壮大,终极推动“智医”的战略目标。
图1 π-HuB 大型项目的综合对方(图源:He, et al., Nature, 2024)
核心基石
π-HuB 楼盘将靠自己六个作为支撑点来作为支撑其阶段目标,并保持其胜利全面实施。1. 人体细胞怪物范本
源于各种各样化:
● 解刨范本:从稳定赠送者的尸骨解刨中得到 的感觉器官、组识和活体范本。 ● 双胞胎宝宝链表:适用换算年龄层中观察植物到的变种的隐性基因基本成分,并有助于、设定麻烦重大疾病主要症状学学习中夹杂关键因素的决定。 ● 来源于消费群体的链表:出于时代不一东南部兼备不一活的方法和环镜的自然人的高品效率生物学模板的横横剖面回收利用。 ● 横向链表论述:广泛应用非浸入性或浸入性较小的枝术,以相对于较高的监测系统平率对身体健康生活整体或都具有身体健康生活或治療寓意或但是的判定体现的朋友的样表通过监测系统。规范化建设化的批注: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。
元统计数据准则: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. 測量技术设备去创新
单组织细胞蛋清质组学 (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。
室内空间血清质组学: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。
血浆胆固醇质多组分析: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。
的功能蛋清质组学: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. 算起水平创新技术
统计资料整合资源与研究: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。
可解释清楚人员智能化 (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。
大形语言表达模型工具 (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. 大科学实验地基建筑设施
国内设备/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。
国外配合: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. 開放自然资源
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。
海洋生物相关信息学基本基建项目: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。
估算知识体系: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. 國際科研团队图片
多学科教学协议: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。
决策制定培训机构: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。
学习能力建造和人文文化艺术交流学习: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。
用这五大支撑体系,π-HuB 项目流程将即将变现其个人目标,并引领球营养物质组学在医学专业方面的应用软件,终结变现有目的诊疗的展望。
图2 π-HuB 产品的最为关键的要素(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战自我
π-HuB 创业项目也要面对着许多终极挑战。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. 大数据安全资料:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 统计资料转换成和融合:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 建模制作:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预期收益收获
π-HuB 新好项目广泛宣传能够 30 年的精力,拿得一系统打破性的课题,着力推进招商精准医疗保障和智医的成长。如下是 π-HuB 新好项目启动服务器和建设关键期(2024-203一年)的预期的拿得的课题。1. 组建建设方法
神经细胞性质解析视频的核营养物质组图谱: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。
新氧分子/癌细胞工作机制: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. 蛋白酶质组指引的日常办法规程
我们球蛋白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,包括与不同生活方式相关的蛋白质组特征。
高蛋白质身心健康得分: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. 球核苷酸组市场导向的精准度诊疗
人類氨基酸质组显著特点資源: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。
新的生态学图标物和诊治靶点: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 导航仪器
虚拟现实游戏状况环境空间检测设备: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 項目预估认定的效果将从而地促进改革有目的医疗管理和智医的趋势,人品类正常参公设计重要分享。拜谱个人总结
π-HuB 业务也是个紧张人性的业务,它有可以齐全变化我门对身体的掌握,并驱动优质脱贫治疗的发展趋势。采用国际上合伙和科技开发改革创新,π-HuB 业务可能在中国未来十几年内达成比较重要提升,为常见防疫措施和诊断仪、口服药看见和优质脱贫治疗做到奉献。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最新信息新一代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA球蛋白组项目经验,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深层次氨基酸质组学监测产品,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过酸、乳过酸、完整版糖肽、半胱氨酸修饰语及面积核蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
关联性论文资料:
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