
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。
重要对方
π-HuB 创业项目我委用3个关键来反映人体细胞血清质组的探索与发现,并持续推进优质医用的发展方向。1. 遇到人们设计原理
数字式化剖解环境空间: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:
● 聚集/人体内脏的受损细胞組成 ● 单独一个组织类的核胆固醇结构 ● 上皮细胞内的核高蛋白组基地分子式网站阐明搭配的工作原理: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. 联合开发 Meta Homo Sapiens 对模型
人生周期时间痕迹: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。
状态下环境: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:
● 追综关键孕前和引产后分阶段的血清质组中央规迹 ● 制图很更复杂病发展进步和进况全过程中很更复杂核蛋白组的水平垂直动态图变动 ● 设定非遗传基因元素(列举互利微动物组、生命行为和氛围)对人的身体核膳食纤维组的干扰大全自动3d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. 创设 π-HuB 车载导航器
虚拟技术情况下的空间检测设备: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。
真正整治: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。
情况个人空间: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。
因果推测: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。
拓扑结构车载导航图: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。
应运: ● 监视更健康运动轨迹 ● 表述病问题评估方法和前兆判断的必要关键因素 ● 促进新的治愈调控处理和智能化医疗卫生办法的壮大 经过这几大计划,π-HuB 产品将可能揭露人淀粉酶质组的魅力,并助推准确医疗卫生的进步,之后体现“智医”的展望。
图1 π-HuB 新项目的环境承载力任务(图源:He, et al., Nature, 2024)
关键所在体系
π-HuB 工作将不仅几大柱石来作为支撑点其受众,并确保其顺利完成使用。1. 人体组织微生物样例
源于各异化:
● 剖析范例:从更健康赠予者的遗体剖析中兑换的器管、公司和活体范例。 ● 双胞列队:使用来计算群众中观察分析到的突变的遗传病物质,并能有效的有效控制缜密传染性疾病病机学设计中杂乱重要因素的应响。 ● 应用场景年龄段的序列:基世界里有所差异地域具有所差异生存措施和条件的每个人的优质化量生物体范本的横剖面采集而来。 ● 侧向链表研究分析:软件非侵扰性或侵扰性较小的技术应用,以相对而言较高的采集速度对良好个头或兼备良好或制疗重大意义或报告的构成爆出的病员的样品使用采集。规格化的标注: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。
元动态数据准则: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. 在测量技巧创新技术
单细胞核核蛋白组学 (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。
发展空间蛋清质组学: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。
职能球脂肪酸组学: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. 统计技术性什么是创新
数据解析优化组合与解析: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。
可解答人工控制自动化 (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。
大一些的程序语言模型工具 (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. 大物理学知识基础设备设备
的国家设施设备/基地: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。
国际联盟相互合作: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. 开发資源
资料PK对战: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。
生物技术数据学知识基础公共设施: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。
算起层次结构: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.际理论研究销售团队
多各学科公司合作: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。
科学决策学校: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。
技能项目建设和传统文化学习交流: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。
利用这6大立柱,π-HuB 工作将即将保持其的目标,并统筹推进蛋清质组学在医药学域的选用,最后保持精准定位整形的的愿望。
图2 π-HuB 的项目的重要性支撑点(图源:He, et al., Nature, 2024)
试练
π-HuB 产品也遭遇着一系列对战。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. 大数剧:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据显示自动生成和推进: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。
预测研究成果
π-HuB 好业务为了更好地顺利通过 30 年的全力以赴,认定一类别突破点性的拜谱生物,推动脱贫医疔和智医的发展趋势。以内是 π-HuB 好业务无法和制作一阶段(2024-2033-5年)的预期目标认定的拜谱生物。1. 组建引入原里
神经细胞种类详细分析的核核苷酸组图谱: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/人体细胞逻辑: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. 核胆固醇组抓手的家庭生活习惯要点
人類高蛋白质组结构特征教育资源: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。
球核苷酸绿色评估: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. 淀粉酶质组导向型的精准定位诊疗
人类文明蛋白酶质组表现形式环境资源:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与主要疾病相关的蛋白质组特征。
新的菌物圆形标志物和缓解靶点: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 导行器
虚拟的工作状态空间区域实验室设备: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 顶目估计拥有的重大的成果将明显地引领精细医疗保健和智医的经济发展,被人类安全健康事业上画出重大的供献。拜谱工作小结
π-HuB 大型品牌就是个开心心窝的大型品牌,它有已经彻底解决改变了咱们对身体的看法,并促进会员脱贫营销医用的发展前景。依据國際达成合作和科技多元化多元化,π-HuB 大型品牌还有机会在未来30年几十块年内达成灾害进阶,为肠道疾病防治和诊断仪、药剂显示和会员脱贫营销医用给出功劳。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2017最新这一代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA核蛋白组项目经验,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淬硬层球蛋白组学测试产品,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、完整性糖肽、半胱氨酸淡化及前景球蛋白组等特色技术,欢迎大家咨询!
参照论文:
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