一种结合生物医学知识的蛋白质组非标记定量分析方法及其应用

基于质谱的非标记定量方法能够对复杂蛋白质组进行规模化分析,同时,在定量分析的基础上理解和解释蛋白质组的功能和相互作用关系更有意义.这需要建立一种有效的兼容定量和定性分析结果的方法.针对这一需求,本文首先借鉴了NSAF(normalized spectral abundance factor)算法采用肽段计数对蛋白质组数据进行定量,进一步结合共享肽对该方法进行优化.以此为基础,通过g:Profiler获取海量蛋白质组的功能注释信息,在定量分析的过程中,同步实现了对蛋白质组数据的功能性分析.本文选择来自人心脏、小鼠心脏、小鼠肝脏的三组线粒体蛋白质组数据对该方法进行验证,按照功能性分析将三组数据划分为若干功能组或信号通路,并进行相关性、功能聚类以及电子传递链分析.结果表明,结合共享肽的优化算法克服了对低丰度蛋白质的错误估计,提高了非标记定量的准确性.同时,结合生物医学知识的分析方法解释了蛋白质组的功能和相互作用关系,为差异比较蛋白质组学、疾病蛋白质组学以及功能蛋白质组学等组学研究提供了新的方法.     

一种基于MeSH主题词的临床?鄄组学关系挖掘方法

癌症的发生发展与机体内基因的改变有密切联系,在临床上表现为症状或检测指标的异常．通过挖掘分析临床表现与基因改变之间的关系,可为癌症早期诊断和精准治疗提供临床决策支持．从文献数据出发,利用结论性数据挖掘基因与临床表现的关系具有重要意义．本文提出一种基于医学主题词(Medical Subject Headings,MeSH)的生物医学实体关系挖掘方法．该方法利用PubMed中提供的文献信息,借用向量空间模型思想,使用MeSH主题词矢量表达待研究实体,引入文献相互引用因素对结果进行修正,将关系挖掘转化为矢量间的数学运算,实现定量分析．本文将该方法应用于结直肠癌临床表现和基因关系的研究中,得到与结直肠癌相关的203个基因和对应的临床-基因462个关系．通过结合使用基因功能和通路分析工具g:Profiler和KEGG等,对结果进行分析验证．结果表明,基于MeSH主题词的文献挖掘方法,避免传统“共现”方法对发现潜在关系的限制和复杂语义分析带来的大量计算,为生物实体之间潜在关系的挖掘提供一种新的思路和方法．     

H-MEDV描述法对蒙椴树叶挥发性组分的气相色谱保留时间的预测

应用按氢分类的分子电距矢量(H-MEDV)对蒙椴树叶挥发油的45 种组分的气相色谱保留时间(tR)进行了定量结构-色谱保留关系(QSRR)的研究.通过多元线性回归得到的模型(M1)相关系数R为0.953.用逐步回归的方法建立6 变量模型(M2)和7 变量模型(M3),相关系数R分别为0.947 和0.950.再用留一法(Leave-one-out,LOO)交互检验对三模型进行评价,得到的相关系数RCV分别为0.889、0.914 和0.916.结果表明所建模型具有良好的稳定性和预测能力.     

综述——基于纳米材料的生物检测与医学诊断技术：功能化量子点在肿瘤活体成像中的应用

量子点表面经生物分子或药物分子修饰而具有生物功能．功能化量子点具有独特的光学性质和生物相容性,在生物医学光学诊断和治疗领域具有广泛的应用．本文简要介绍了功能化量子点制备及修饰方法,综合评述了量子点在肿瘤活体诊断和治疗中的应用,包括活体淋巴结成像、血管动态成像、肿瘤成像和抗肿瘤药物示踪等,讨论了功能化量子点在肿瘤活体诊断和治疗中的应用前景以及面临的挑战．     

维持胚胎干细胞自我更新状态的分子信号途径

胚胎干细胞是从胚胎植入前期胚泡内细胞团分离的细胞,可以长久维持对称性自我更新的未分化状态。多种胞内外细胞因子介导的信号途径参与这种状态的调节。现对胚胎干细胞自我更新途径分子机制进行综述,并提出有待进一步阐明的相关问题。     

深度麻醉至脑死亡期间大鼠海马神经元活动的突变

全身麻醉若操作不当可能造成致命的中枢神经系统损伤,因此其安全性受到广泛关注.为了揭示麻醉不断加深的过程中神经元活动的变化规律,本文研究了大鼠在乌拉坦(urethane)深度麻醉至脑死亡期间海马区神经元兴奋性和信号传导功能的变化.利用微电极阵列记录和电刺激技术,在海马CA1区胞体层分别记录Schaffer侧支上正向刺激和海马白质上反向刺激诱发的群峰电位(population spike,PS).以PS的幅值和潜伏期为指标,分析海马神经元活动的变化.结果表明,随着乌拉坦血药浓度的增加,PS幅值逐渐减小,潜伏期逐渐延长,意味着乌拉坦抑制了神经元的兴奋性以及轴突传导和突触传递.特别是这些变化存在明显的转折点(即突变),将整个衰减过程分成慢变和快变2个阶段.快变期的剧烈衰减迅速导致脑死亡.而且,引起突变的决定性因素可能是乌拉坦的血药浓度,而非麻醉时间的长短.但是,当乌拉坦注射速率较慢时,延长的慢变期仍然会使神经元功能的受损加重.这些研究结果为动物实验的麻醉操作和临床麻醉的安全应用提供了重要的信息.     

综述与专论: 肝脏免疫的活体显微光学成像研究进展

光学分子成像技术是在活体复杂的组织区域环境内细胞形态、运动与功能研究的最佳手段之一,极大地推进了免疫学的发展．肝脏是机体新陈代谢和解毒的重要器官,也被视为一个免疫器官．解析肝脏免疫基本特性和功能,对防治肝脏疾病以及全身性相关疾病具有重要意义．活体可视化研究肝脏区域生理或者病理状态下免疫应答,提供关键事件的多细胞参与及其彼此交互的时空动态信息,能极大地丰富对肝脏独特免疫反应的认知．本文将重点阐述目前活体肝脏成像的技术与方法以及光学显微成像技术,例如多光子激发显微成像与转盘共聚焦成像在肝脏免疫中的应用,并展望活体肝脏成像今后的发展方向和面临的机遇与挑战．     

多通道神经元锋电位检测和分类的新方法

大脑神经元胞外单细胞动作电位(即锋电位)的检测和分类是提取神经元脉冲序列、研究神经系统信息处理机制的关键．为了提高锋电位的检出率和分类的正确性,设计了一种处理多通道锋电位记录信号的算法,用于分析微电极阵列记录的大鼠海马神经元锋电位信号,电极阵列上的测量点排列紧密,4个通道可以同时记录到来自相同神经元的信号．该算法首先利用一种多通道阈值检测法检出四通道记录信号中的锋电位,然后利用一种基于复合锋电位的主成分特征参数分类法将锋电位分类．仿真数据和实验记录信号的检验结果表明：与相应的单通道算法相比,该算法的锋电位检出率和分类的正确性显著提高,并且可以增加单次实验测得的神经元数目．因此,该算法为实现神经元锋电位的自动检测提供了一种简单有效的新 方法．     

深部脑刺激作用机制的研究进展

深部脑刺激(deep brain stimulation,DBS)已在临床上广泛用于治疗帕金森病等疾病引起的运动障碍,它在难治性癫痫、顽固性强迫症等其他脑中枢神经系统疾病的治疗上也展现出良好的应用前景.经过30多年的临床应用、动物实验和计算模型仿真等多方面的研究,DBS的机制也逐渐明朗.虽然尚无定论,但已取得许多重要进展.本文从电生理角度分析和总结了有关DBS机制的发展历程.从早期的抑制论和兴奋论到目前主导的调控论;从关注刺激位点的神经元活动,到发现神经元胞体与轴突活动的去耦合,再到高频刺激诱导的间歇性轴突阻滞,以及由此轴突活动可能导致的投射区神经元群体的去同步活动.这一系列研究进展表明DBS具有复杂的神经网络调控机制.了解DBS的作用机制对于提高其疗效、开发新刺激模式以及扩大临床应用的范围都具有重要意义.     

应用生长、分级的SOM模型进行意识任务分类

提出一种使用生长、分级的自组织映射（growing hierarchical self-organizing map,GHSOM）模型进行基于EEG信号的意识任务分类来实现脑机接口技术的方法。GHSOM模型是自组织映射（self-organizing map,SOM）的一种变体,由多层的SOM组成,具有一定的分级结构,能够表达数据中不同层次的信息。同时研究了使用平均量化误差（mean quantization error,mqe）和量化误差（quantization error,qe）两种方法实现的GHSOM模型对意识任务分类的作用。结果表明,GHSOM模型对于意识任务的可分性能够提供可视化的信息,并且发现使用量化误差方法实现的GHSOM模型提供较多的数据信息和较高的分类精度。使用GHSOM模型进行了5类意识任务的分类,平均分类精度可达80％。