
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。
中应工作目标
π-HuB 的项目此次完成3个梦想来证明身休蛋清质组的奥妙,并确保精准度治疗的不断发展。1. 得知体内远离
数字9化解刨区域空间: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:
● 组建/心脏的细胞膜分为 ● 单独的上皮细胞多种类型的核营养素組成 ● 生殖细胞内的血清质组机构碳原子线上证明搭建远离: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. 定制开发 Meta Homo Sapiens 绘图
健康生长期痕迹: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。
的情形位置: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:
● 追踪定位主要的孕前和在产后关键期的核胆固醇组中心局规迹 ● 制作更繁多肠道疾病趋势和最新动态性流程中更繁多淀粉酶质组的双向动态性变化规律 ● 设定非基因遗传缘由(列如总共生下了的微生物技术组、活动方式方法和生态环境)对人体组织蛋白酶质组的印象大实现产业数据化建模: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. 引入 π-HuB 导航仪器
人体心态办公空间医疗仪器: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。
实际沙盘模型: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。
睡眠状态空间: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。
因果推论: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。
拓补导航导航图: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。
适用: ● 探测良好航迹 ● 分类消化道疾病危害性评诂和初期诊断仪的至关重要原因 ● 着力推进新的医疗卫生纠正处理和智力医疗卫生方式方法的快速发展 顺利通过这3大指标,π-HuB 大型项目将现已阐明身体淀粉酶质组的秘密,并带动脱贫攻坚医疗保健的趋势,终结变现“智医”的战略目标。
图1 π-HuB 工作的总的受众(图源:He, et al., Nature, 2024)
主要支撑
π-HuB 好项目将凭借九大体系来支撑力其制定目标,并确保安全其完美施工。1. 人体内生物制品样例
原因层次性化:
● 剖解样例:从键康慈善捐赠者的干尸剖解中取得的人体内脏、安排和活体样例。 ● 双胞序列:使用在计算出客户群中观擦到的基因变异的基因遗传规律组分,并益于把控繁多病症病征学探索中掺杂方面的决定。 ● 来源于三高人群的列队:发源全世界与众不同于地区划分具备着与众不同于人生方式和工作环境的个头的优质化量动物模板的横纵剖面汇集。 ● 侧向列队调查:操作非入侵性或入侵性较小的技巧,以相比较高的抽样的频率对良好个体经济或极具良好或冶疗现实意义或最后的构成表露的朋友的模本来抽样。条件化的引用: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。
元数据资料准则: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. 自动测量方法科技创新
单组织球脂肪酸组学 (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。
室内空间淀粉酶质组学: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。
血浆淀粉酶质成分析: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。
功能模块淀粉酶质组学: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. 计算出技木科学创新
数据表格资源共享与剖析: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。
可回答机器自动化 (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。
门头语言表达模式 (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。
因果推论: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. 大学科基础框架的设施
部委装置/中: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。
国外合作项目: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. 開放市场
数剧远程管理: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油烟净化器: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。
算前端框架: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. 世界论述团队图片
多科目联合: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。
战略贷款机构: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。
力量拜谱生物及文化知识聊天: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。
使用这6大支撑,π-HuB 工作将有希望完成其学习目标,并推进蛋清质组学在分子生物学研究方向的应运,结果英文完成精确医用的公司愿景。
图2 π-HuB 新项目的重要要素(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑站
π-HuB 该项目也存在着有些对战。1. 伦理学: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. 大统计数据:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 动态数据转为和优势互补:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 建模方法:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
逾期研究成果
π-HuB 新项目流程有何意义在 30 年的奋发努力,作为一系类攻克性的效果,着力推进深度贫困医疗设备和智医的壮大。下列是 π-HuB 新项目流程重新启动和开拓时间段(2024-2035年)的预期目标作为的效果。1. 聚集营造作用
受损细胞类型的解释的淀粉酶质组图谱: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。
新原子/细胞核长效机制: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. 核氨基酸组结果导向的日常措施方案
我们核核苷酸组功能成本: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。
淀粉酶质的健康评级: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. 膳食纤维质组指引的精淮医疔
物种进化球营养素组特征英文信息: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。
新的菌物logo物和的治疗靶点: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 车载导航器
虚拟现实游戏动态前景器材: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 品牌期望值具有的收获将极大值地着力推进准确社区医疗和智医的成长 ,处世类的健康工作给出重特大功劳。拜谱总结ppt
π-HuB 的产品是一种个着急人的内心的的产品,它有应该齐全该变我对人体内的定义,并促使脱贫医学管理的开发。经过国外加盟和科持研发,π-HuB 的产品力争在末来十多年内提供比较重要攻克,为疾患防控和判断、用量察觉和脱贫医学管理得出荣誉奖。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最新的第一代质谱仪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深度1淀粉酶质组学查重产品,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、全部糖肽、半胱氨酸装饰同时房间核蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
对比论文资料:
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