
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。
到底要求
π-HuB 大型项目重在利用中国三大计划来阐述人体本身氨基酸质组的大自然的奥秘,并积极推动深度贫困医疗机构的发展方向。1. 发现人体细胞原则
数子化生理学余地: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:
● 团队/人体内脏的细胞核构造 ● 单体细胞膜型的血清质组合成 ● 组织细胞内的蛋清质组中心站分子式无线网络探求创设操作过程: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. 开放 Meta Homo Sapiens 仿真模型
健康定期行为: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。
环境面积: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:
● 追综一般产前检查和顺产阶段中,的蛋清质组中心局航迹 ● 画制繁多化病转型和进展情况时候中繁多化蛋白酶质组的纵向设计动向的变化 ● 确实非遗传病危害因素(举例相互依存微生态学组、生命方式方法和的环境)对人体人体血清质组的危害数字化科技化型号: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. 共建 π-HuB 汽车导航器
虚似睡眠状态区域器材: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。
真實建模方法: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。
心态地方: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。
因果推断出: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。
拓扑关系导航地图图: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: ● 跟踪正常点迹 ● 概念疾患危害性评诂和之前的诊断的首要影响因素 ● 促使新的医治认知控制措施和智能化治疗方案的成长 按照这六大阶段目标,π-HuB 投资项目将极可能论述机体蛋清质组的魅力,并带动会员精准营销医辽的發展,终究达到“智医”的理念。
图1 π-HuB 建设项目的整体来说的目标(图源:He, et al., Nature, 2024)
要素支撑体系
π-HuB 顶目将绝大部分借助几个斜撑体系来斜撑其个人目标,并保障其成就施工。1. 机体动物模本
源各异化:
● 解刨样版:从安全健康捐助者的干尸解刨中获得了的人体内脏、机构和活体样版。 ● 龙凤胎链表:使用计算年龄层中观察动物到的基因遗传变异的基因遗传材质,并这样有利于控住多样化重大疾病临床表现学探析中掺杂因素分析的损害。 ● 系统设计患者的列队:来自于社会有差异 省市体现了有差异 工作玩法和条件的个体户的高产品量生物制品样板的横有点复杂整理。 ● 横纵向序列分析:适用非入侵性或入侵性较小的技术性,以相比较高的采集系统几率对身体独立个体或兼备身体或治療真正意义或结论的的定义裸露的病人的样例使用采集系统。原则化的标注: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。
元数值规则: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. 测量方法技术工艺创新技术
单肿瘤细胞淀粉酶质组学 (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。
空间淀粉酶质组学: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。
血浆蛋白酶质类物质析: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。
工作蛋白酶质组学: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. 计算方法技术水平革新
数据信息合并与介绍: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。
可解释一下人为自动化 (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。
中大型程序语言绘图 (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. 大科学课知识基础旅游基础设施
各国场地设施/心中: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。
全球媒体合作: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. 盛开材料
数剧共享设备: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。
菌物短信学前提场地设施: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。
计算出构架: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. 世界学习团队图片
多跨学科合作的: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。
决策分析结构: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。
意识基础建设和和文化传承座谈会: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。
可以通过这六种支柱产业,π-HuB 大型项目将有希望推动关键其关键,并助推球胆固醇组学在医学研究范畴的采用,结果推动关键精细医院的期望。
图2 π-HuB 好项目的最为关键的柱式(图源:He, et al., Nature, 2024)
击败
π-HuB 工程也面临着着某些考验。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. 数据表格:建立一个专门为 π-HuB 项目设计的、适合目的的数据中心。
3. 数据信息导出和整理: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。
预计工作成果
π-HuB 工程该项目主要是凭借 30 年的努力的,赢得一系统强化性的优秀工作成果,促使脱贫医疗保健和智医的发展壮大。下类是 π-HuB 工程该项目通电和设计一阶段(2024-203几年)的预测赢得的优秀工作成果。1. 组织性在校园营销推广活动的环节之中所构建关键技术
体细胞类行解释的核膳食纤维组图谱: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/细胞膜长效机制: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. 胆固醇质组主导的工作方式英文方案
地球血清质组有特点教育资源: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。
蛋清质键康评估: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. 蛋白酶质组抓手的识贫诊疗
人类祖先淀粉酶质组结构特征材料: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。
新的菌物标制物和控制靶点: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 导航仪器
虚拟主机的状态空间仪器设备: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 大型项目预想拥有的收获将前所未有地确保识贫医疗服务和智医的进展,处世类健康生活事业心制做关键功劳。拜谱总结ppt
π-HuB 大型工作流程有的是个焦躁复杂的人心的大型工作流程,它有或许徹底变换各位对体内的看法,并引领有目的性的社区医辽的进步。确认时代国际的合作和现代科技信息化,π-HuB 大型工作流程现已在未来是什么两百多年内提供巨大冲破,为疾病症状防范和检查、食用的药物发掘和有目的性的社区医辽设计荣誉奖。拜谱生物作为一家国内领先的多组学服务公司,率先引进赛默飞一览表这一代质谱仪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深度1蛋清质组学检则产品,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、完好糖肽、半胱氨酸装饰包括发展空间淀粉酶组等特色技术,欢迎大家咨询!
基准文献:
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