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人体蛋白质组导航计划白皮书1.0发布,贺福初院士解读并介绍四大目标

2023-05-11 10:21:56来源:人体蛋白质组导航计划浏览量:561


2023年5月8日上午,在第11届亚太人类蛋白质组大会上,π-HuB计划依托联合国教科文组织 “基础科学国际年” 平台,举行了人体蛋白质组导航国际大科学计划(Proteomic NavIgater of the Human Body, π-HuB Project)白皮书1.0全球发布会,正式向全球发布了π-HuB计划的核心科学目标和实施方案1.0版,向与会者介绍和分享了该计划的最新动态。


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π-HuB计划由我国科学家领衔发起并主导,得到国内外科学界广泛响应和支持。该计划旨在绘制人类全生命周期全球性重大疾病及代表性膳食模式、生存环境的蛋白质组图谱,解析人类蛋白质组构成原理和演变的规律,探索生物医学大数据从信息知识到智慧的路径,实现人体蛋白质组定位系统的精确空间定位、准确状态定性和人体从非健康状态到健康状态的精准导航。

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以π为名,破解 “命” 之蛋白


发布会上,计划首席科学家贺福初院士系统解读了π-HuB计划白皮书的内容。

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π-HuB计划为何以π命名?贺福初院士介绍道:首先,世界多国科学家都对圆周率π的测量做出了重要贡献(如古希腊科学家阿基米德、我国数学家张衡、刘辉和祖冲之都在不同时期对π进行了测定),因此同样以π命名的π-HuB计划也希望全球科学家共同参与并做出贡献。其次,π代表了隐含在人体中的奥秘。达芬奇绘制的著名人体画作《维特鲁威人》,圆满展现了人体的结构之美,画中人体头部与四肢端点的连线构成了一个完美和谐的圆环。π-HuB计划同样希望解析人体的构成秘密。再次,π是一个无穷无尽的数,而科学是 “无尽的前沿”,我们希望通过 “π” 致敬对科学的无限追求。

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目前,蛋白质组学仍面临着艰巨的挑战:人体内万亿细胞中所蕴含的蛋白质分子各异,且不同年龄阶段和生活方式下人体的蛋白质组又在时刻变化。

“生在基因,命在蛋白”,正是蛋白质组这样巨大的复杂性、瞬息万变的动态性,为我们提供了生物系统与生命万象结构、功能的物质基础。而π-HuB计划的第一步,便是要 “挖掘” 出人体蛋白质中关于 “命” 的各种信息。

发布会上,贺福初院士介绍了π-HuB计划设定的四大目标:


1、绘制人体蛋白质组结构空间参比图谱,针对三大人种,按照人体构成层次,绘制从器官到组织,组织到细胞,细胞到蛋白质复合体,再到单分子的各层级蛋白质组构成图谱;


2、绘制人体蛋白质组状态空间参比图谱,追踪人体从受精卵发育成胎儿,直到衰老的生命全周期过程中,不同膳食模式、不同环境因素、体内不同微生物类型和不同疾病状态下的蛋白质组图谱的动态变化。


3、建立元人体数字模型,以前两个任务获得的数据为输入,利用自动机器学习、可解释机器学习和因果推断等技术,建立数字化的人体结构和状态空间的数字表征,建立人体蛋白质组导航系统;


4、在人体蛋白质组状态空间中导航,利用人体蛋白质组在状态空间中定位,对健康状态进行判定,并对从疾病或亚健康状态到健康状态转归的蛋白质组调节路径进行规划,实现对人体蛋白质组状态空间的导航,进而实现对疾病状态的预测、对疾病发生风险的预判、对亚健康状态的预警和对严重疾病发生的预防。

π-HuB计划为期30年(2023年-2052年),首个十年将完成对人体37.2万亿细胞的蛋白质组图谱、人类主要膳食模式及生境范式相关的蛋白质组图谱的系统绘制和解析,并以此作为输入建立一个基于AI的蛋白质组导航模型(1.0版)。要完成第一个十年的任务,既需要蛋白质组学理论和技术的发展,更需要多学科的共同助力。

“工欲善其事,必先利其器。” 贺福初院士还向全球观众介绍了π-HuB计划目前的两大 “利器”(重大科学基础设施):国家蛋白质科学中心(北京)(凤凰中心)和广州 “慧眼” 大科学设施(广州慧眼)。

凤凰中心落成于2015年,是我国生物医药领域第一个国家重大科技基础设施,拥有高端蛋白质组测序平台和以 “天河2号” 架构超级计算机为代表的国际顶尖硬件设施以及蛋白质组学技术平台、生物超算与大数据分析平台、功能蛋白质组学平台、转化医学平台、实验动物平台、生物资源库等支撑性、基础性平台。

“慧眼” 大科学设施是π-HuB计划核心支撑平台之一,拥有全球首个全自动化、高通量蛋白质组学数据生产系统,建有从样本制备、色谱分离、生物质谱鉴定到生命组学大数据分析的全流程技术体系。
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三十载计划,自今日始


发布会上,几位亚太地区以外、未能亲临现场的国际学术大家通过视频发来了对π-HuB计划的祝贺与展望。蛋白质组学先驱、苏黎世联邦理工学院 Ruedi Aebersold 教授对π-HuB计划的启动和 “慧眼” 设施的建设表示祝贺,并预判蛋白质组学将为精准医学做出前所未有的重大贡献,希望π-HuB计划能以更快、更有效和更新的方式将蛋白质组学应用于临床,惠及全人类。

发布会同期还举行了π-HuB计划集体签约仪式,贺福初院士代表π-HuB计划,与亚太人类蛋白质组组织以及来自澳大利亚、日本、韩国、马来西亚、印度、新西兰、新加坡等国家的合作者们进行了签约,为共同推动π-HuB计划的组织实施奠定了重要组织基础。

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发布会最后,在场嘉宾就单细胞蛋白质组学、人工智能在蛋白质组学中的应用、临床蛋白质组学及样本与数据共享等四个主题进行了深入探讨,并围绕国际合作、学科交叉、资金高效利用等话题展开了讨论,为π-HuB计划的顺利启动和实施提供了诸多建设性意见。

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去年12月,贺福初院士率π-HuB计划国内核心团队一行11人,赴墨西哥坎昆市出席第二十一届国际蛋白质组学大会(HUPO大会)。对π-HuB计划的总体目标与技术策略进行了系统宣介,并同步与π-HuB计划国外核心专家团队及国际同道进行多轮高质量磋商交流,圆满完成了在全球科学界正式发起π-HuB计划的重大任务。 

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迄今为止,π-HuB计划已汇聚美国、德国、瑞士、澳大利亚、法国、韩国、爱尔兰、印度、新加坡等20多个国家40余个顶尖科研机构,获得100多位国际同行专家的支持,包括多位诺贝尔奖获得者,形成了多国多机构共同参与、优势互补的国际协作网络。

π-HuB计划无疑将集聚全球科学家的智慧和力量,通过通力合作,极大推动生物医学基础研究的发展,加速疾病诊断及新药研发进程,促进生物医药产业变革,最终引领蛋白质组学驱动的智慧医学新时代的到来。



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