
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。
具体的对象
π-HuB 項目从而能够三个大的目标来体现人体内蛋白酶质组的大自然的奥秘,并促使识贫社区医疗的发展趋势。1. 感觉身休的基本原理
数字8化解剖学区域空间: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:
● 组织开展/感觉器官的上皮细胞组成了 ● 一个人体细胞品类的膳食纤维质组成部分 ● 体细胞内的淀粉酶质组主原子系统折射出勾勒目的: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 模特
生活周期公式轨道: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。
状态下范围: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:
● 侦测一般孕前和在产后时期的蛋白酶质组公司点迹 ● 画出错综繁琐病毒转型和发展工作中错综繁琐球蛋白组的可以动向变动 ● 判别非遗传的条件(比如说互利细小微生物制品组、日常生活方法和环镜)对人体本身淀粉酶质组的反应号码化模式: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 导航栏器
没有实体睡眠状态服务器检测仪器: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。
真正实体模型: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。
环境区域: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。
因果判定: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。
适用: ● 探测身体健康足迹 ● 判定患病风险性分析和早珍断的必要情况 ● 推向新的进行治疗纠正工作和自动化医治手段的发展前景 确认这3大要求,π-HuB 活动将极可能论述人體蛋白酶质组的奥妙,并力促精准服务社区医疗的发展壮大,终极实行“智医”的宗旨。
图1 π-HuB 项目流程的整体目的(图源:He, et al., Nature, 2024)
重点支撑
π-HuB 内容将凭借几个柱式来支柱其的目标,并狠抓其好推进。1. 人体细胞生物体样表
因素多种化:
● 剖解范例:从绿色赠予者的女尸体剖解中换取的五官、组建和活体范例。 ● 龙凤胎序列:用作计算出来消费人群中观看到的变种的遗传基因化学成分,并能够保持更复杂问题诱因学的研究中相混条件的导致。 ● 鉴于年龄段的列队:基宇宙的不一样地享有的不一样性生活模式和室内环境的个人的优质化量怪物样本量的横横断面持续。 ● 竖向列队设计:操作非侵袭性或侵袭性较小的技术工艺,以相较较高的采集频带宽度对健康的生活个人用户或更具健康的生活或制疗目的或结果显示的界定曝光的朋友的样品开始采集。标准单位化的注解: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。
元统计数据标: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. 測量枝术的创新
单人体细胞核营养物质组学 (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。
空間蛋清质组学: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。
血浆球核苷酸成分析: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。
特点球胆固醇组学: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. 统计工艺去创新
数据资料资源整合与数据分析: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。
可释疑人力智力 (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。
玄幻语种建模方法 (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. 大实验基本知识场地设施
的国家安全设施/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。
国际上达成合作: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. 开发自然资源
信息互享: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。
菌物讯息学基本知识建筑设施: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。
核算结构: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. 展览研究探讨管理团队
多科目进行合作: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。
管理决策结构: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。
技能规划和古文化交流信息: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。
经过这6大要素,π-HuB 活动将即将保持其梦想,并引领血清质组学在药学方面的技术应用,进而保持正确医用的理念。
图2 π-HuB 品牌的关键点立柱(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑戰
π-HuB 楼盘也要面对着某些挑戰。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. 大数据挖掘显示:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 动态数据提取和推进:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 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。
逾期拜谱生物
π-HuB 创业品牌目的进行 30 年的认真,达到一编突破点性的成就展,促进推动靶向社区医疗和智医的进展。下述是 π-HuB 创业品牌起动和開發的时候(2024-203几年)的预想达到的成就展。1. 集体创造出一个操作过程
上皮细胞类辨析的蛋白质含量质组图谱: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。
新原子核/神经细胞体系: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. 球氨基酸组市场导向的人生途径要点
人工球营养物质组共同点信息:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与不同生活方式相关的蛋白质组特征。
球蛋白质含量建康评分系统: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. 核膳食纤维组结构优化的精准度治疗
我们人类蛋白酶质组结构特征市场: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。
新的海洋生物logo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 导航模块器
虚拟的动态个人空间仪器设备: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 该项目预测达到的成效将非常大的地推向优质诊疗和智医的趋势,行为低调类营养健康视野得出重大事件影响。拜谱工作小结
π-HuB 的大型新项目也是个清凉消费者的喜爱的的大型新项目,它有很有可能彻底删除文件变更企业对人体内的正确理解,并促进精淮性的社区诊疗的不断发展。确认国际英文合作协议和信息技术全新,π-HuB 的大型新项目还有机会在明天几百年内授予特大安全事故上升,为问题预放和检测、药发掘和精淮性的社区诊疗产生分享。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最近几代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA蛋白质组项目经验,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深层蛋白质含量质组学验测产品,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、完全糖肽、半胱氨酸淡化及及房间蛋清组等特色技术,欢迎大家咨询!
参考价值论文资料:
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