
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。
实际上对象
π-HuB 产品为了更好地在三要求来阐释女性身体球膳食纤维组的秘密,并助推精准脱贫医疗保健的进步。1. 感觉机体作用
小数化解剖学房间: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:
● 集体/器宫的细胞系根据 ● 单一个癌细胞型号的核核苷酸组合而成 ● 神经元内的蛋白酶质组主氧分子网格蕴含创建原理图: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. 发展 Meta Homo Sapiens 建模
宝宝阶段痕迹: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。
的状态位置: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:
● 关注主要产前检查和生完孩子后阶段中的核胆固醇组中心的航迹 ● 画出麻烦化患病發展和发展的过程中麻烦化蛋清质组的纵向设计的动态的变化 ● 选择非隐性基因客观因素(举例说明共融微海洋生物组、生存具体方法和区域环境)对人的身体血清质组的导致数据化建模 :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. 融合 π-HuB 导航模块器
虚拟软件状况区域空间检测仪器: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。
实际存在模型工具: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。
的状态余地: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。
应该用: ● 追踪定位更健康行为 ● 定意疫情风险存在评估报告和过去诊断仪的注重要素 ● 积极推动新的治愈介入设备和自动化医用具体方法的不断发展 采用这3大计划,π-HuB 品牌将一般体现了人休脂肪酸质组的秘密,并引领精准性的医疗器械的的发展,从而保证“智医”的展望。
图1 π-HuB 工程的基本受众(图源:He, et al., Nature, 2024)
根本柱石
π-HuB 业务将仰仗六种撑起点来撑起其总体目标,并提高认识其成功的英文颁布。1. 人菌物模本
收入各种各样化:
● 生理样品:从身心健康爱心捐赠者的女尸体生理中获得了的内脏器官、组织开展和活体样品。 ● 双胞序列:使用在折算群众中查看到的遗传基因变异的遗传基因基本成分,并这会有利于有效控制缜密常见疾病病机学探讨中相互后果环境因素的后果。 ● 对于客户群的序列:出于世纪不一样地有不一样日常方式方法和学习环境的个体经济的优质量管理海洋生物范例的横坡面采集。 ● 竖向链表深入分析:技术性应用非倾入性或倾入性较小的技术性,以相应较高的抽样频次对更更健康员工自身或具备着更更健康或治療效果或后果的基本概念裸漏的人群的样版做好抽样。规格化的注音: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。
元数据分析规定: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. 估测高技术什么是创新
单神经细胞氨基酸质组学 (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。
环境球营养物质组学: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。
血浆氨基酸质酚类化合物析: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。
功能性蛋清质组学: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. 测算技术性什么是创新
统计数据聚合与了解: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。
可诠释人工成本自动化 (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。
大规模话述建模方法 (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。
因果推论: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. 大合理的基础公共设施
祖国公共设施/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.际配合: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. 开放政策资源英文
数据报告一起: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。
怪物信心学基础性建筑设施: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。
计算的框架的: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. 香港国际理论研究队伍
多基础学科媒体合作: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。
行为部门: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。
力的建设和民族文化交流活动: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。
按照这几个基石,π-HuB 活动将有机会实行其受众,并进一步推动淀粉酶质组学在药学业务领域的APP,既定实行会员精准营销医学的长远目标。
图2 π-HuB 活动的核心柱式(图源:He, et al., Nature, 2024)
考验
π-HuB 項目也会面临着有些试炼。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. 互联网库:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据表格转换成和合并:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 绘图:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预期想象收获
π-HuB 工作目的顺利通过 30 年的尽力,获得一类别进阶性的技术成效,持续推进靶向医疗服务和智医的发展前景。接下来是 π-HuB 工作无法和建设时段.(2024-2033-5年)的目标获得的技术成效。1. 团队构筑原理图
细胞核类型的详细分析的核胆固醇组图谱: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/癌细胞考核机制: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. 血清质组引领的工作方试规程
物种进化胆固醇质组的特征自然资源: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。
血清质稳定评判: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. 蛋清质组向导的精细医疗机构
人類血清质组功能资源性: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。
新的海洋生物标记物和制疗靶点: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 导航栏器
虚拟游戏的情况三维空间分析仪器: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 建设项目实际确认的成功将非常大的地推动识贫治疗和智医的不断发展,处世类健康生活教育事业给出非常大贡献奖。拜谱总结
π-HuB 大型产品也是个激动不已人性的大型产品,它有能够切底改善企业对我们身体的认为,并推动了优质医治的提升。经过国际英文媒体合作和高新科技改革创新,π-HuB 大型产品即将在之后一百多年内赢得重特大的提升,为疫情应对和就诊、药剂找到和优质医治做到功劳。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞最近新一代质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA血清组项目经验,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深度1核蛋白组学查重产品,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、完全糖肽、半胱氨酸装饰及其室内空间蛋白质组等特色技术,欢迎大家咨询!
参看论文:
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