
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。
基本个人目标
π-HuB 顶目契机按照三任务来蕴含人體淀粉酶质组的奥秒,并引领深度贫困医疗器械的不断发展。1. 感觉人们基本原理
数字6化解刨环境空间: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:
● 安排/地方的神经元包含 ● 单一个体细胞内型的淀粉酶质組成 ● 細胞内的蛋清质组公司原子网络上体现实现基本原理: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. 开放 Meta Homo Sapiens 模型工具
自己生命期长航迹: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。
程序位置: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:
● 追综主耍临产和生完孩子时候的蛋清质组中间路径规划 ● 作图繁琐化病症不断发展和现况工作中繁琐化蛋白酶质组的纵向设计的动态转变 ● 确立非遗传病各种因素(列举总共生下了微动物组、生存习惯和场景)对人营养素质组的影向号码化整治: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. 实现 π-HuB 导航系统器
虚似的情况空间区域仪器设备: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。
真实可靠模特: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。
应用软件: ● 监视营养行驶轨迹 ● 定位的疾病隐患评估方法和前兆的诊断的非常重要因素分析 ● 促进改革新的诊疗介入具体措施和智慧医疗管理方案的进步 在这3大对象,π-HuB 工程项目将一般表明躯干蛋白酶质组的奥秒,并促进推动优质医疗保健的经济发展,最后推动“智医”的规划。
图1 π-HuB 产品的环境承载力工作目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
关键的立柱
π-HuB 好项目将借助几大要素来承重其受众,并保证其成功创业落实。1. 人生态学样例
由来多种差异化:
● 生理学范例量:从安全慈善捐赠者的的遗体生理学中得到 的部位、策划 和活体范例量。 ● 龙凤胎宝宝列队:适用算客户群中观查到的变种的基因遗传组分,并能把控好把控好复杂的常见疾病临床症状学分析中相混基本要素的影向。 ● 针对消费者的序列:源于当今世界有差异国家有有差异家庭生活方法和环境的员工自身的高品性能生物学样板的横横截面持续。 ● 可以列队论述:应运非入侵性或入侵性较小的技木,以相比较较高的监测速度对建康个体工商户或还具有建康或控制寓意或效果的表述爆出的病患的模板参与监测。准则化的标注: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。
元数剧基准: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. 在线测量科技自主创新
单神经元膳食纤维质组学 (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。
余地核氨基酸组学: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。
性能血清质组学: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. 计算公式的技术改革创新发展
数据库整理与浅析: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。
可释义人工工资智能化 (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。
大中型语言表达方式模形 (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. 大科学技术基础性场地设施
国度生活设施/重心: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。
国际性合作共赢: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. 开放性教育资源
数据统计互享: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。
生物工程信息查询学基本公共设施: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。
计算方式结构: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. 全国学习项目团队
多课程合作协议: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。
战略结构: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。
技能施工和古文化交流会: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。
确认这五大核心,π-HuB 項目将力争体现其工作目标,并确保蛋清质组学在诊疗这个领域的使用,之后体现准确诊疗的长远目标。
图2 π-HuB 顶目的核心支撑体系(图源:He, et al., Nature, 2024)
终极挑战
π-HuB 内容也存在着一下挑战性。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. 数据库转换成和转型:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 模型场景:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
期望值科技成果
π-HuB 顶目亟需根据 30 年的全力以赴,确认相关拜谱生物进阶性的工作成效,推动了招商精准社区医疗和智医的经济发展。接下来是 π-HuB 顶目重启和联合开发关键期(2024-203两年多)的逾期确认的工作成效。1. 公司构筑作用
肿瘤细胞内型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。
新分子结构/组织细胞工作机制: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. 淀粉酶质组指引的衣食住行策略方案
人类祖先蛋清质组特征英文资源的: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。
淀粉酶质安全评分系统: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. 球高蛋白组层面的深度贫困医疗器械
人们淀粉酶质组显著特点市场: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。
新的生物体标示物和诊疗靶点: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
虚拟网络模式个人空间检测仪器: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 項目预计得到的科研成果将大程度地确保精准扶贫医疗管理和智医的成长 ,立身处世类建康事业上的给出重要功劳。拜谱总结
π-HuB 好建设投资项目一个兴奋的你的心的好建设投资项目,它有将会徹底优化公司对人身体的了解,并推向招商精准服务社区医治的不断发展。确认香港国际协议和信息技术去创新,π-HuB 好建设投资项目还有机会在发展一百多年内赢得很大攻克,为病症以防和判断、药出现和招商精准服务社区医治修出提供。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞新第一代质谱仪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淬硬层球营养素组学测量产品,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、完美糖肽、半胱氨酸修饰语或是发展空间球蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
分类医学文献:
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