
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。
到底梦想
π-HuB 項目有赖于凭借三关键来体现身休淀粉酶质组的魅力,并持续推进精确医疗保障的趋势。1. 看见人的身体道理
加数化剖解三维空间: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:
● 阻止/五官的癌细胞组成的 ● 每个血细胞款式的胆固醇质成分 ● 細胞内的核胆固醇组中心的原子核网站探求融合的工作原理: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. 设计规划 Meta Homo Sapiens 模式化
生命的意义寿命轨道: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。
形态的空间: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:
● 定位跟踪包括产前检查和生产后阶段中的蛋清质组中央趋势 ● 绘出冗杂常见疾病转型和进行步骤中冗杂淀粉酶质组的纵向设计各式各样的变化 ● 认定非基因缘由(比如说共融细小微生物技术组、生活的的方式和周围环境)对躯干蛋白酶质组的影响到金额化仿真模型: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. 在校园营销推广活动的环节之中所构建 π-HuB 网站导航器
虚拟现实情形余地实验仪器: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。
实际存在型号: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。
情形前景: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。
拓扑关系导航导航图: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。
选用: ● 关注键康路径规划 ● 概念传染性疾病高风险鉴定和早判断的重要的方面 ● 促进推动新的形式指导机制和智能化医疗设备形式的开发 经过这三种梦想,π-HuB 活动将有机会折射出人体人体核核苷酸组的魅力,并带动精细医院的不断发展,终究实现目标“智医”的愿景是什么。
图1 π-HuB 工程项目的环境承载力最终目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
重要体系
π-HuB 工程将赖以生存四大柱式来的支撑其的目标,并切实保障其胜利使用。1. 躯干微生物样版
源头有很多化:
● 分析样板:从安全赠予者的女尸体分析中收获的阻止、阻止和活体样板。 ● 怀双胞胎序列:代替来计算消费群体中观察植物到的变种的遗传性化学成分,并能把控把控繁杂皮肤疾病临床症状学分析中相互反应基本要素的反应。 ● 依托于客户群体的序列:原于的世界各个的地区具有着各个现在的生活方试和学习环境的自然人的优性能生物学样例的横有点复杂整理。 ● 横纵向链表研发:使用非侵蚀性或侵蚀性较小的技术工艺,以对应较高的监测的频率对更正常个体经济或更具更正常或开展真正意义或后果的名词解释暴露自己的的人的子样本对其进行监测。条件化的注音: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. 检测的工艺转型升级
单细胞系蛋白酶质组学 (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。
环境血清质组学: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。
血浆血清质混合物析: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. 计算方式高技术全新
资料优化与定性分析: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。
可解释一下人工费智力 (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。
中型表达模特 (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. 大科学合理的公共服务设施管理
地区装置/中心局: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。
国家战略合作: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. 建成自然资源
统计资料许昌: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。
怪物数据学基础条件公用设施: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。
测算整体布局完成后: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. 新国际分析人员
多科学加盟: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。
科学决策组织: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。
性能修建文化传承艺术座谈会: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。
顺利通过这四大支撑,π-HuB 顶目将即将构建其工作目标,并统筹推进蛋白酶质组学在临床医学层面的运用,决定构建精准度医疗保障的发展目标。
图2 π-HuB 好项目的要点要素(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战性
π-HuB 大型项目也存在着其他挑战模式。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. 云计算表格:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 资料转换和数据整合:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 绘制:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预估结果
π-HuB 楼盘指在使用 30 年的埋头苦干,有一国产上升性的成绩,推动了准确治疗和智医的发展前景。以下的是 π-HuB 楼盘开启和发掘关键期(2024-2036年)的预期收益有的成绩。1. 企业整合作用
血细胞方式讲解的血清质组图谱: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。
新大分子/体细胞原则: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. 蛋白酶质组指引的生活水平模式指导书
猿类蛋白酶质组基本特征资原: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。
蛋白酶质良好评估: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. 蛋清质组主导性的脱贫攻坚医疗管理
人类祖先球核苷酸组特证资源的:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与主要疾病相关的蛋白质组特征。
新的生物体标志的意思物和改善靶点: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 凯立德导航器
虚拟主机的情况办公空间检测仪器: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 工作逾期要先拿到的大量成果将从而地深入推进精准服务医疗机构和智医的快速发展,行为低调类身体事业发展作出大量功劳。拜谱总结
π-HuB 创业创业顶目是一个个激动不已人心不古的创业创业顶目,它有已经齐全改变了他们对人体人体的了解,并持续推进精确诊疗管理的发展方向。进行国际上合作顶目和科学自主创新,π-HuB 创业创业顶目有希望在中国未来数十几年内具有非常大进阶,为患病防控和的诊断、抗癫痫药物知道和精确诊疗管理进行业绩。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最新头条一带质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA蛋白酶组项目经验,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高度核蛋白质含量组学探测产品,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酸性反应、乳酸性反应、完整的糖肽、半胱氨酸体现或者室内空间血清组等特色技术,欢迎大家咨询!
考虑文献综述:
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