
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。
具体实施个人目标
π-HuB 工程项目重在实现三学习目标来阐明人体肌肉球胆固醇组的探索与发现,并助推精确整形的进展。1. 得知人方法
金额化分析地方: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:
● 策划 /脏器的癌细胞组成的 ● 单一个生殖细胞类型的的脂肪酸质组合成 ● 生殖细胞内的蛋白质组重心分子结构网阐述创造出一个道理: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. 制作 Meta Homo Sapiens 沙盘模型
生命的意义生长期路径规划: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。
形态室内空间: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:
● 探测一般孕前和月子周期的蛋清质组中心局行为 ● 绘制图较为有难度发病趋势和进况过程中 中较为有难度蛋清质组的水平垂直动态性转变 ● 认定非遗传的客观因素(比如共融微怪物组、过日子形式和氛围)对身体蛋白酶质组的导致数值化模板: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
一个情形范围机器设备: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。
逼真实体模型: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。
方式面积: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。
拓补凯立德导航图: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。
应用软件: ● 监视键康路径规划 ● 设定传染性疾病危险 测评和尽早疾病诊断的关键性的因素 ● 统筹推进新的根治预防对策和智能化医辽方法步骤的发展前景 实现了这几大关键,π-HuB 的项目将即将折射出我们身体血清质组的大自然的奥秘,并引领脱贫医疗保健的发展前景,以后实现了“智医”的展望。
图1 π-HuB 顶目的总体个人目标个人目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
重点先导性
π-HuB 工程将借助于五大立柱来的支撑其学习目标,并为了保证其成功创业推行。1. 女性身体生物技术模本
来源于层次性化:
● 剖析样品:从营养爱心捐赠者的干尸剖析中得到 的脏器、组识和活体样品。 ● 怀双胞胎链表:采用计算出来众人中观看到的进化的遗传基因基本成分,并能助调控复杂性病症病症学研究分析中掺杂问题的危害。 ● 依据客户群的序列:来衣食住行有所不同于各地兼有有所不同于衣食住行方法和大环境的员工自身的优质化量生物工程范例的横截面持续。 ● 横项序列探索:app非渗入性或渗入性较小的水平,以相对于较高的抽样頻率对身体每个人或有着身体或方法价值或没想到的基本概念显示的患病者的样品来进行抽样。原则化的批注: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。
元数据文件规范标准: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. 校正水平科学创新
单内部核蛋白质含量组学 (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。
区域球高蛋白组学: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。
血浆蛋清质酚类化合物析: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。
功能模块球高蛋白组学: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. 计算科技全新
动态数据资源优化配置与研究分析: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。
可描述人工服务智能化 (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。
玄幻计算机语言建模 (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。
因果逻辑推理: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. 大科学合理基础性基本建设
发达国家公用设施/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。
时代国际协议: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. 开花环境资源
动态数据共享平台app: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。
生物技术企业信息学根本配制: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。
换算知识体系: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. 亚太探讨管理团队
多课题协作: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。
投资决策设备: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。
功能设计和传统文化交流电: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。
按照这六个先导性,π-HuB 创业项目将可能改变其要求,并积极推动球高蛋白组学在医学界的领域的拜谱生物,结果英文改变精准度诊疗的发展目标。
图2 π-HuB 項目的关键所在柱石(图源:He, et al., Nature, 2024)
桃战
π-HuB 新项目也要面对着一点试练。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. 大的数据:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据分析生成二维码和梳理: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。
逾期课题
π-HuB 好产品从而利用 30 年的认真,要先拿到一类型的提升性的工作成效展,带动脱贫攻坚诊疗和智医的经济发展。下面的是 π-HuB 好产品启用和制作关键期(2024-203一年)的预想要先拿到的工作成效展。1. 结构在校园营销推广活动的环节之中所构建原则
细胞系形式解释的核苷酸质组图谱: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。
新碳原子/血细胞制度: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. 球营养物质组市场导向的的生活方法手册
社会淀粉酶质组症状資源:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与不同生活方式相关的蛋白质组特征。
血清质的健康打分: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. 蛋白酶质组导向型的精准服务医疗机构
我们人类球营养物质组功能产品: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。
新的生物学标志的意思物和调理靶点: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 导航地图器
增强现实阶段环境空间实验仪器: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 活动目标拥有的成就将很大程度上地促使精淮医疗管理和智医的进展,为人处事类身心健康事业上的给出重大的影响力。拜谱总结
π-HuB 投资业务一个激动不已心窝的投资业务,它有机会恢复变他们对躯干的体谅,并助推靶向医疗管理设备的发展进步。完成世界达成合作和网络去创新,π-HuB 投资业务极可能在未来的十几年内拿到重大安全事故冲刺,为疾病症状預防和原因、口服药发现了和靶向医疗管理设备制作影响力。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最新新一批质谱仪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长度蛋白质含量质组学检测工具产品,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硝化作用、乳硝化作用、详尽糖肽、半胱氨酸绘制各种服务器淀粉酶组等特色技术,欢迎大家咨询!
参考使用论文:
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