天然嵌合基因的结构特性及其对基因设计的启示

天然嵌合基因(natural chimeric gene)是由两个或两个以上的独立基因天然融合而成的新基因,该类型基因的发现,突破了“一个基因对应一个染色体座位”的经典认知,扩展了基因的概念。在人类癌症研究过程中,诸多的嵌合基因可导致肿瘤相关疾病,并作为癌症分子的诊断标志而受到人们的广泛关注。本文基于嵌合基因生物信息学方面的相关研究,以癌基因为切入点,从天然嵌合基因的融合特点、转录、调控,以及融合蛋白的结构域组合形式和功能等方面,结合本研究组前期的相关工作,综述了嵌合基因融合结构和功能的研究进展,探讨了当前研究工作的困难与挑战,并对嵌合规律在新基因设计的应用作了展望。     

一种基于基因拓扑重要性的通路识别方法

癌症相关通路的识别是认识癌症发生发展过程机制的生物学基础。已有的通路识别方法很少考虑基因在通路中的拓扑重要性。重叠基因降权(PADOG)方法在基因集分析(GSA)方法的基础上融入了基因特异性的影响,提高了癌症相关通路的识别性能。为进一步提高癌症相关通路的识别性能,首先统计了KEGG通路数据集中基因出度的分布情况,根据基因出度的大小定义了基因的重要性。最后将基因的特异性和重要性融合在一起,提出了一种基于基因重要性和特异性的通路分析方法 PAGIS。在结肠癌、肺癌和胰腺癌3个数据集上的实验结果表明,PAGIS方法比PADOG能够提高很多癌症相关的排名,从而提高癌症相关通路的识别效果。     

癌症研究与诺贝尔生理学或医学奖

癌症是生物学和医学共同关注的重要研究课题,先后有多位科学家在癌症及其相关研究工作中获得诺贝尔生理学或医学奖,一方面癌症对人类的健康威胁极大,另一方面癌症与生命科学中许多未解之谜密切相关。回顾癌症研究与诺贝尔生理学或医学奖的历史,从某种角度上很好地说明了基础科学与应用科学的相互关系。     

microRNA层面上癌症的公共机制

microRNAs(miRNA)是一类内源性的非编码小RNA。已有研究表明miRNAs的靶基因中有不少癌症的相关基因。为了全面研究miRNA与癌症的关系,作者将19种癌症的相关基因集合分别富集到494个miRNAs靶基因集合上,得到各类癌症所富集的miRNAs。结果发现19种癌症仅集中地富集在144个miRNAs上,由此验证了癌症在miRNAs上的公共机制。在此基础上,作者对癌症富集较多的8个miRNAs做了进一步研究,结果发现这8个miRNAs均为高度保守的miRNAs,且它们的靶基因集合一致富集在基因本体论(gene ontology,GO)的基本生物学过程上,并与转录因子活性以及蛋白激酶活性相关。另一方面,在基于miRNA构建的癌症网络中,前列腺癌与乳腺癌,结肠癌与乳腺癌之间共享较多的miRNAs,表明了这些癌症在miRNA层面上存在密切的关系。     

癌症中DNA甲基化基因模块筛选

肿瘤的发生受遗传学和表观遗传学修饰的共同影响。DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰,在癌症的发生与发展中起着重大的作用。因此找到癌症的甲基化标记物在癌症的诊断和治疗中具有重大意义。本文利用权重基因共表达网络分析的方法（WGCNA）筛选出甲基化基因模块,并分析模块向量基因,进行功能注释,最后对基因模块进行功能分析,得到DNA甲基化与肿瘤间的关系。结果显示,这些甲基化异常的基因模块与癌症的发生有着显著的关联。同时还发现某些甲基化异常的基因模块与多种癌症的发生都有着显著的关联。     

美国科学家培育成功世界上第一只转基因猴

美国俄勒冈保健科学大学的科学家宣布 :他们培育出一只体内含有绿色荧光蛋白的猴子 ,这是人类第一次培育成功转基因灵长类动物。科学家预测 ,这一成果将加快人类对癌症、老年痴呆症等疾病的研究工作。这只转基因猴取名“安迪” ,从外表看来 ,与其他猴子没有什么两样 ,所不同的是“安迪”体内含有一种从海蜇体内分离出来的“绿色荧光蛋白基因”。因为含有这种基因的细胞会呈现绿色 ,所以这种“绿色荧光蛋白基因”被用来作标记基因 ,只需用一种特殊的显微镜就可以观察到“绿色荧光蛋白”的存在。“安迪”的培育大体如下 :首先用一种携带“绿色…     

癌症基因表达谱挖掘中的特征基因选择算法GA/WV

鉴定癌症表达谱的特征基因集合可以促进癌症类型分类的研究,这也可能使病人获得更好的临床诊断?虽然一些方法在基因表达谱分析上取得了成功,但是用基因表达谱数据进行癌症分类研究依然是一个巨大的挑战,其主要原因在于缺少通用而可靠的基因重要性评估方法。GA/WV是一种新的用复杂的生物表达数据评估基因分类重要性的方法,通过联合遗传算法(GA)和加权投票分类算法(WV)得到的特征基因集合不但适用于WV分类器,也适用于其它分类器?将GA/WV方法用癌症基因表达谱数据集的验证,结果表明本方法是一种成功可靠的特征基因选择方法。     

癌症相关microRNA与靶基因的生物信息学分析

MicroRNAs(miRNAs)是一类长度约为22nt的内源性非编码RNA,通过与靶基因转录本互补结合调控基因的表达。近年来,研究发现miRNA与癌症发生密切相关,miRNA可以直接充当癌基因或者抑癌基因而影响肿瘤的发生和生长。为更进一步揭示癌症相关miRNA的特征及靶基因的功能,文章通过数据库搜索及文献检索,在人类基因组中发现了475个癌症相关miRNA,系统地比较了癌症相关miRNA与非癌症miRNA以及基因内和基因间区癌症相关miRNA在保守性、SNP位点分布、癌谱及转录调控等特性。研究发现,癌症相关miRNA比非癌症miRNA保守性要强,发生SNP概率比较低,同时发现miRNA所涉及癌症数目与保守性成正相关。基因组定位分析发现,癌症相关miRNA比非癌症miRNA更倾向于成簇存在。进一步对宿主基因、癌症相关miRNA及作用的靶基因与癌症发生进行关联分析,发现一些非癌症miRNA的宿主基因倾向于被癌症miRNA作用。本研究结果为深入理解miRNA与癌症之间的关系,以及进一步为miRNA作为癌症诊断指示物提供理论依据。     

癌症基因治疗新进展

随着癌症分子机理研究的深入和基因转移技术的快速发展,一种癌症治疗的新方法－基因治疗,已开始从理论研究向临床试验过渡,本着重介绍通过体细胞基因转移治疗癌症的各种可能性,包括反义核酸等信息药物,基因规换,基因免疫调节,自杀基因及正常细胞保护等。     

DNA微阵列技术及其在肿瘤生物学中的应用

人类基因组测序工作的完成使人们可以方便地调用任何基因序列,但仅有基因序列并不能解释众多的生物学问题,这要求发展一种高通量的技术用于研究基因的生物学功能以及基因的相互作用。DNA微阵列技术以其高通量的特点,已经在肿瘤生物学的研究中逐渐被采用。由于癌症是源于基因表达谱改变的基因疾病,通过DNA微阵列技术研究癌症细胞和对应的正常细胞的基因表达差异,将会使人们更好地了解肿瘤的形成和发展过程。     

约120种与癌症有关基因被发现

一个国际研究小组在一项人类基因组研究计划中．又发现了约120种基因的变异与癌症有关。这一发现使已知的与癌症相关的基因从350种增加到约470种。     

癌症与可变剪接

可变剪接在发育、分化和癌症等过程中发挥着非常重要的作用。近年来,越来越多的研究表明可变剪接与癌症有着密切的关系,许多癌症相关基因受可变剪接调控。由于癌症特异性的剪接变体具有明显的诊断价值,使得对癌症与可变剪接的研究成为热点。简要概述了癌症相关基因的可变剪接、可变剪接变体的鉴定方法、可变剪接与癌症治疗等研究进展。     

发现跳跃癌症基因

研究人员发现了一种跳跃基因,可用于探测在肝脏肿瘤中非常容易受损伤的基因。该方法有望广泛应用于对其他类型癌症有影响的多种基因的探测。     

美发现胰腺癌突变基因

美发现胰腺癌突变基因美国医学专家最近发现了一种癌症突变基因,这种基因能够通过父母遗传给下一代,引发胰腺癌、恶性黑瘤等一系列癌症。研究人员认为,这种突变基因的发现有助于更好地识别很多癌症的发病原因。很多癌症可能都和这种有缺陷的基因有关,目前所发现的胰腺...     

基于PCA和神经网络的多形性胶质母细胞瘤驱动基因预测模型

目的:通过对癌症基因表达数据的分析,预测多形性胶质母细胞瘤的驱动基因集。方法:基于主成分分析方法和神经网络,提出一种用于预测多形性胶质母细胞瘤驱动基因的系统生物学模型。首先对实验样本的原始表达谱数据进行预清洗,过滤掉无信息或表达不符合实验要求的表达数据,并对肿瘤表达谱数据进行标准化处理;然后对基因进行划分,相似突变率的基因将被划分到同一块中;最后通过学习神经网络,构建癌症相关基因的调控网络,得出驱动基因的预测集。结果:本研究应用上述模型,对多形性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme,GBM)驱动基因进行预测。已发表的大量实验结果表明,我们预测出的大部分驱动基因在GBM中起重要作用。结论:我们提出一种对GBM表达谱数据分析的新方法,能够高精度地预测出该疾病的驱动基因,该模型同样能够较好地用于分析其它疾病的表达谱数据。     

hMLH1基因启动子CpG岛甲基化致MSI与肿瘤的关系

通过人类错配修复基因( hMLHl)启动子CpG岛甲基化与微卫星不稳定性(MSI)的分析,探讨癌症发病的机制.错配修复基因hMLH1启动子CpG岛甲基化是hMLH1基因失活的重要机制,而hMLH1的表达失活则可导致MSI的产生,促进癌症的发生.根据一系列研究得出结论,在肿瘤组织中hMLH1基因启动子CpG岛甲基化和微卫星不稳定(MSI)有显著相关性,并在癌症早期发生、发展过程中起重要作用.因此临床检测hMLH1基因启动子CpG岛甲基化及微卫星不稳定可能成为癌症鉴别诊断、评价预后、指导化疗的分子标志物之一.     

NIH批准在人体内进行外源基因移植

一项关于将外源基因移植到人体中的实验提议已被送交美国政府,以待国家卫生研究院(NIH)重组DNA顾问委员会批准。该委员会迟迟不予决断,只到拥有更多的数据。上述实验尚需NIH主任和食品药物管理局(FDA)的审批。实验内容包括将一个新霉素抗性基因插入到一种已失去侵染性但仍能携带并激活上述基因的病毒中。病毒将被置入分离自癌症患者的肿瘤渗透性淋巴细胞(TIL)中,然后将细胞送回患者体内。上述外源基因并不影响癌细胞,只是起标记作用,使医生能检测抗癌的TIL     

美国公布癌症基因图谱绘制计划

美国政府近日公布了一项癌症基因图谱绘制计划,旨在找到所有致癌基因的微小变异,从而为治疗各类癌症开创新天地。     

可识别多种癌症的基因功能模块

在应用基因芯片技术研究包括癌症在内的多因素疾病时, 筛选差异表达基因是最重要的问题之一. 然而, 目前基因芯片研究的样本量较小, 不能完全反映在癌症中广泛的基因表达改变的特点, 导致基于统计学方法筛选的差异表达基因在不同的研究中的重复性很低. 本文通过分析7套癌症数据, 发现每种癌症中都有大范围的功能模块发生了基因表达的改变, 因此这些模块有很强的疾病识别能力. 其中7个功能模块能够有效识别多种癌症的疾病样本, 提示在不同癌症的发生与发展过程中存在着共同的基因表达改变机制. 因此, 功能模块可以作为疾病的功能性的标记来取代在基因芯片应用中难以重复发现的单个基因, 用于研究癌症的核心机制和建立更稳定的诊断分类器.     

抑癌基因ARID1A在肿瘤中的研究进展

染色质重塑复合物相关基因在癌症中频繁突变,这种现象逐渐引起研究者的重视。然而,染色质重塑活动如何引起癌症发生,对此机理研究甚少。ARID1A是SWl／SNF（BRG1相关因子）染色质重塑复合物中的一个亚基,具有DNA结合活性,可以与富含AT的DNA序列特异性结合。近来基因组测序发现,ARID1A在卵巢癌、肝癌、胃癌、乳腺癌等肿瘤中频繁发生突变,这些突变导致ARID1A在肿瘤中表达降低,表明ARID1A是个潜在的抑癌基因。该文将针对ARID1A在各种癌症中的缺失及失活机制、ARID1A的生物学功能和潜在抑癌机理以及与,临床预后之间关系等方面做一综述,以期为肿瘤诊断、治疗提供新思路。