
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。
具有对方
π-HuB 楼盘有何意义能够 三个大最终目标来阐明人的身体球蛋白质含量组的大自然的奥秘,并促进精准服务医院的趋势。1. 发现了人休机制
数字1化生理学地方: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:
● 阻止/人体系统的血细胞结构 ● 单独组织细胞型的核蛋白构成 ● 细胞核内的蛋白质组中间分子式手机网络论述建设原则: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. 开拓 Meta Homo Sapiens 绘图
生命值时间间隔路径: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。
睡眠状态环境空间: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:
● 跟踪最主要临产前和产妇一阶段的蛋白酶质组公司足迹 ● 设计有难度问题成长和最新动态的进程中有难度蛋清质组的坚向动态的变 ● 制定非遗传基因方面(列如互利微海洋生物组、的生活态度方法和环保)对女性身体核营养素组的会影响数值化模特: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 凯立德导航器
虚拟软件状态下房间检测仪器: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。
真实的类别: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。
睡眠状态三维空间: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。
因果推论: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。
拓扑关系网站导航图: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。
广泛应用: ● 追综营养健康轨道 ● 名词解释症状投资风险监测和之前检查的首要缘由 ● 持续推进新的进行治疗矫治的办法和智慧医学的办法的开发 在这三种受众,π-HuB 大型项目将有希望阐释机体球高蛋白组的魅力,并助推准确医疗管理的發展,决定保持“智医”的理念。
图1 π-HuB 的项目的总体性方向(图源:He, et al., Nature, 2024)
重要柱式
π-HuB 工程将凭借6大体系来承重其对方,并抓好其胜利制定。1. 身体菌物模本
来自有很多化:
● 生理学样品量:从建康捐送者的尸身生理学中换取的五官、机构和活体样品量。 ● 孪生列队:采用计算公式群体中观查到的显性基因变异的显性基因化学成分,并促进控住有难度发病患病原因学设计中杂乱基本要素的关系。 ● 基本概念消费者的列队:来源宇宙各个地域还具有各个工作模式和周围环境的每个人的高性能量生物技术范例的横段面持续。 ● 横向联系序列设计:适用非进入性或进入性较小的枝术,以相较高的采集频带宽度对卫生工商户或含有卫生或实施治疗必要性或可是的确定泄露的的人的样例实施采集。条件化的注解: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。
元的数据标准: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. 侧量技艺创新性
单细胞系营养物质质组学 (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。
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。
血浆蛋白质混合物析: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。
技能蛋清质组学: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. 求算技术水平自主创新
大数据转型与数据分析: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。
可解释一下人工客服电话自动化 (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。
超大型语文仿真模型 (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: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. 大科学技术基础知识配制
国内配制/管理中心: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。
國际协作: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. 打开资源性
数值许昌: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。
微生物资料学基本条件油烟净化器: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。
求算框架结构: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. 国际级的研究专业团体
多学科专业合作协议: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。
工作能力建没和民族文化学习交流: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。
能够这几大要素,π-HuB 顶目将极可能体现了其对方,并推动核膳食纤维组学在分子生物学域的APP,进而体现了准确医药的企业愿景。
图2 π-HuB 工作的的关键柱石(图源:He, et al., Nature, 2024)
挑战性
π-HuB 工作也遭遇着有一些的挑战。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. 大资料:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据显示绘制和合并:确保来自不同团队的数据具有可比性和可整合性。
4. 三维建模:构建一个复杂的计算机驱动的人体蛋白质组 Meta Homo Sapiens 模型。
预期收益科研成果
π-HuB 工作有何意义按照 30 年的埋头苦干,作为一系统强化性的研究科技成果,引领深度贫困医疗管理和智医的快速发展。接下来是 π-HuB 工作初始化和联合开发时段(2024-2034年)的期望作为的研究科技成果。1. 企业建立操作过程
肿瘤细胞品类讲解的蛋白酶质组图谱: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。
新分子结构/细胞系共识机制: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. 蛋白酶质组市场导向的生活习惯英文方式英文规程
我们淀粉酶质组特点市场:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与不同生活方式相关的蛋白质组特征。
淀粉酶质绿色评估: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. 蛋清质组向导的有目的医药
全人类球高蛋白组功能资原:建立一个包含人类蛋白质组特征资源的数据集,包括与主要疾病相关的蛋白质组特征。
新的怪物标签物和方法靶点: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
虚拟网络方式环境空间分析仪器: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 顶目期望拿到的结果将大程度地促进推动精准服务医用和智医的开发,被人类安全健康事业心制做特大安全事故重大贡献。拜谱总结
π-HuB 大型大型投资项目就是个冲扣人性弦心的大型大型投资项目,它有可能性全面改进你们对机体的解释,并促进改革靶向医疔的进展。利用國際公司合作和自动化自主创新,π-HuB 大型大型投资项目力争在发展几十块年内具有大的超出,为疫情预防措施和物理诊断、制剂发现了和靶向医疔搞出提供。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞新型新一批质谱仪Astral,并且专家团队总结多年DIA淀粉酶组项目经验,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程度血清质组学检验产品,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过酸、乳过酸、全部糖肽、半胱氨酸突显同时个人空间蛋白质组等特色技术,欢迎大家咨询!
考虑学术论文:
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