基于癌症基因组图谱计划多组学数据构建胶质母细胞瘤六基因预后模型

胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)是最常见的原发性颅内肿瘤,恶性程度极高,患者预后极差.为了识别GBM预后生物标记物,建立预后模型,本研究通过分析癌症基因组图谱计划(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数据库中GBM的表达谱数据,筛选出不同生存期GBM患者差异基因.利用GISTIC软...     

单细胞测序方法研究进展

近年来,高通量测序技术(Next-generation sequencing,NGS)快速发展,已广泛应用于生命科学各个领域,但传统的混合细胞测序(Bulk cell sequencing)检测的是细胞群体的总平均反应,无法反应每个细胞的真实情况,这会影响研究者对细胞功能认知的准确性。单细胞测序技术(Single cell sequencing,sc-Seq)的出现,从一定程度上解决了传统测序固有的缺陷。单细胞测序是针对单个细胞的RNA或DNA进行测序,能够准确测出单个细胞的基因结构和表达状态,从而分析相同表型细胞的异质性。本文首先介绍单细胞测序的原理、测序类型和测序平台,有助于理解单细胞测序和在进行科研项目时设计合适的项目方案。进一步介绍单细胞转录组测序的分析流程和各种常用的分析工具或软件,并重点阐述单细胞转录组测序分析中的细胞聚类和拟时序分析的原理和研究进展,为进行单细胞转录组测序数据分析提供参考。最后,本文简述了单细胞测序研究热度、单细胞测序的应用、挑战和展望等,有助于更全面地认识单细胞测序。     

胶质母细胞瘤预后相关基因的数据挖掘分析

胶质母细胞瘤（glioblastoma, GBM）是恶性程度最高的颅内恶性肿瘤，目前临床上缺乏有效治疗药物，复发率高且预后差，开发新的抗GBM药物是目前临床上亟待解决的问题。为了筛选与GBM预后密切相关的基因，为寻找新的药物靶点提供线索，采用GEO2R工具从GEO数据库中的269个肿瘤组织和61个正常组织中初步筛选出差异表达基因，然后利用Cluster Profiler数据库进行基因功能富集分析，STRING及Cytoscape进一步筛选出37个差异表达基因，采用GEPIA交互分析对这37个基因在GBM肿瘤组织中的表达进行验证。为了进一步探索这些差异表达基因与患者预后的关系，研究中利用GEPIA工具对TCGA数据库中与患者预后相关的数据进行深入挖掘，最终发现PTTG1、RRM2、E2F7与患者中位生存期呈显著性负相关。研究筛选出的与患者预后密切相关的基因不仅可以为评估患者预后提供参考，同时也为开发新的抗GBM药物提供了潜在的靶点。     

自噬基因CTSL表达与胶质母细胞瘤患者预后相关

本研究旨在探讨自噬基因CTSL对胶质母细胞瘤(GBM)患者的预后影响。利用癌症基因组图谱(TCGA)、人类自噬数据库(HADB)、中国脑胶质瘤基因组图谱(CGGA)数据库、基因表达谱分析(GEPIA)获取数据信息,通过筛选差异表达基因及单因素和多因素COX分析确定GBM的独立预后危险因素,同时通过基因本体论(GO)、基因组百科全书途径(KEGG)、临床病理相关性、基因集富集分析(GSEA)、自噬基因网络分析CTSL的相关作用机制。结果显示:(1)富集分析显示胶质母细胞瘤中差异自噬基因(ARG)与自噬体的形成、细胞凋亡、血管生成、细胞化疗等相关;(2)GBM中CTSL的mRNA水平明显高于正常组织样本;(3)多因素COX回归分析显示自噬基因CTSL的高表达为GBM预后的独立危险因素,STUPP治疗(术后替莫唑胺[Tmz]同步放化疗+Tmz辅助化疗)为独立保护因素;(4)自噬基因CTSL在非GCIMP(CpG岛甲基化)型、间质型、IDH野生型、1p/19q无缺失型胶质母细胞瘤及化疗后表达量更高。综上所述,本研究分析了自噬基因在GBM中的作用,并表明自噬基因CTSL的过表达预示胶质母细胞瘤患者不良预后,显示自噬基因CTSL有作为有效靶标的潜质。     

基于单细胞转录组的视网膜母细胞瘤进展特征分析

视网膜母细胞瘤（retinoblastoma,RB）是婴幼儿最常见的眼内恶性肿瘤。在RB进展过程中的关键致病因素目前尚不十分清楚。因此,识别与RB进展密切相关的基因能为病情诊断及基因治疗提供重要信息。然而,肿瘤组织具有很强的细胞异质性,不同病理状态下的细胞,其功能及基因表达都可能呈现显著的差异。本研究从公共基因表达数据库（gene expression omnibus,GEO）下载了1例4个月肿瘤患者和1例2年患者的肿瘤及癌旁组织的单细胞转录组测序数据,从单细胞水平解析不同患病时长的RB肿瘤转录图谱,鉴定与RB进展有潜在关联的细胞亚群及基因集。结果显示,肿瘤组织与癌旁组织在单细胞转录图谱上具有整体的一致性,但视锥前体G1期细胞群、G2期细胞群以及小胶质细胞群在肿瘤与癌旁组织中的分布比例存在明显差异。进一步分析了这3种细胞群在RB肿瘤进展过程中的作用。研究发现,在RB肿瘤的早期阶段,视锥前体细胞在G1期异常增殖,随着RB肿瘤的进展,视锥前体G2期细胞比例显著增加。同时,RB进展过程的小胶质细胞群差异分析结果显示,主要参与免疫应答的关键基因包括RPL23、B2M、HLA家族基因。本研究可为RB发病机制及进展研究提供更多新视角和数据资源。     

基于生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤化疗敏感性相关基因的研究

目的：应用生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤（GBM）化疗敏感性的相关基因。方法：对2批胶质瘤患者BIOSTAR基因芯片进行分析。通过随访完善临床资料,筛选芯片中胶质母细胞瘤患者生存期长、短两组间的差异基因,明确差异基因参与的功能和通路,并构建与烷化剂相关基因的信号传导网络,结合芯片数据、患者预后和信号传导网络,筛选GBM化疗敏感性的相关基因。结果：两组芯片中间差异基因有503条。2批芯片的差异基因主要参与62项基因功能,主要参与31条信号传导通路。通过对差异基因功能、通路,烷化剂信号转导网络的分析,得到影响胶质母细胞瘤化疗敏感性的核心的差异基因IFNGR2、IL8、ITGA5、TNFRSF1B。结论：通过严谨的实验设计和科学的统计学判别,结合患者完整的生存资料,本研究成功地应用生物信息学技术对基因芯片的大量数据进行挖掘和分析,并筛选出了可能影响GBM患者预后和化疗药物敏感性的基因,为进一步功能实验和患者个体化治疗奠定了基础。     

基于生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤化疗敏感性 相关基因的研究

目的:应用生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤(GBM)化疗敏感性的相关基因。方法:对2批胶质瘤患者BIOSTAR基因芯片进行分析。通过随访完善临床资料,筛选芯片中胶质母细胞瘤患者生存期长、短两组间的差异基因,明确差异基因参与的功能和通路,并构建与烷化剂相关基因的信号传导网络,结合芯片数据、患者预后和信号传导网络,筛选GBM化疗敏感性的相关基因。结果:两组芯片中间差异基因有503条。2批芯片的差异基因主要参与62项基因功能,主要参与31条信号传导通路。通过对差异基因功能、通路,烷化剂信号转导网络的分析,得到影响胶质母细胞瘤化疗敏感性的核心的差异基因IFNGR2、IL8、ITGA5、TNFRSF1B。结论:通过严谨的实验设计和科学的统计学判别,结合患者完整的生存资料,本研究成功地应用生物信息学技术对基因芯片的大量数据进行挖掘和分析,并筛选出了可能影响GBM患者预后和化疗药物敏感性的基因,为进一步功能实验和患者个体化治疗奠定了基础。     

单细胞转录组测序在少突胶质谱系细胞异质性与神经系统疾病中的应用

少突胶质细胞是中枢神经系统中形成髓鞘的高度特化的胶质细胞,由少突胶质前体细胞分化而来。长期以来,围绕少突胶质谱系细胞开展的研究主要集中在少突胶质细胞发育、髓鞘形成以及少突胶质谱系细胞在神经系统疾病中的作用等。新兴的单细胞转录组测序技术可以在转录组层面鉴定出特定类型细胞,为少突胶质谱系细胞的研究提供助力。本综述主要关注常见单细胞测序技术的发展以及它们在少突胶质细胞功能异质性和神经系统疾病研究中的应用,并对已取得的成果进行总结阐述,为单细胞测序技术在中枢神经系统疾病中少突胶质谱系细胞相关研究的应用和开发提供思路和参考。     

单细胞基因组测序技术新进展及其在生物医学中的应用

随着单细胞基因组测序技术的建立与发展,对细胞基因组特征的分析进入了单细胞水平。单细胞的基因组分辨率不但使研究人员能够在单细胞尺度上分析肿瘤细胞的异质性,也使得传统上难以检测的稀有细胞的基因组研究成为可能。这些稀有细胞往往具有重要的生物学意义或临床价值,如癌症患者血液中循环肿瘤细胞(circulatingtumorcell,CTC)的基因组检测或三代试管婴儿植入前胚胎细胞的遗传缺陷诊断与筛查(preimplantation genetic diagnosis/screening, PGD/PGS)。本文总结了近年来发展的各种单细胞基因组扩增技术及其优缺点,并介绍了单细胞基因组测序技术在肿瘤生物学和临床检测中的应用,以期为单细胞基因组测序技术在临床检测中应用开发提供参考。     

甲基转移样酶1在胶质母细胞瘤中高表达并与促胶质母细胞瘤生长有关

目的 探讨甲基转移样酶1(methyltransferase-like 1,METTL1)在人胶质母细胞瘤中的表达及其临床意义.方法 通过免疫荧光双标方法观察正常人脑组织中METTL1蛋白的表达定位.采用TCGA数据库分析比较METTL1 mRNA在胶质母细胞瘤及正常人脑组织中的表达差异.选取60例人胶质母细胞瘤及10...     

生物信息学方法筛选胶质母细胞瘤的核心基因

多形性胶质母细胞瘤(GBM)是成人最常见的恶性神经上皮肿瘤,关于其诊断和治疗的靶点研究一直是困扰研究者的难题。采用生物信息学的方法对GBM的基因表达信息进行分析,从TCGA中共获取169例GBM样本,正常脑组织样本5例,共17 847个基因。筛选出差异基因3 184个,利用Gene Ontology (GO)富集分析和Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)对差异基因的功能进行富集分析。利用STRING工具和cytoscape构建蛋白互作网络,连通性得分最高的被筛选为核心基因。联合ONCOMINE平台对核心基因进行表达分析。采用Kaplan-Meier法绘制核心基因生存曲线,了解核心基因对GBM患者生存时间和生存几率的相关性。共筛选出上调差异基因1 582个,下调差异基因1 601个。BottleNeck算法中连通性得分前十被选为核心基因,联合ONCOMINE分析,KCNAB2在GBM中低表达。KCNAB2的过表达预测了GBM患者更短的生存时间。相较于正常脑组织,KCNAB2在GBM中低表达。而当KCNAB2过表达时,GBM患者的生存时间明显缩短。但是,核心基因KCNAB2在GBM患者生存时间中的影响机制和存在价值仍需要进一步的研究去验证。     

肾透明细胞癌低氧相关基因预后模型的建立与应用

[目的]低氧是肾透明细胞癌内肿瘤微环境的重要组成部分,在肿瘤的发生与发展中起着至关重要的作用.利用癌症基因组图谱(TCGA)数据库建立低氧相关基因模型.[方法]提取低氧相关基因的表达进行单因素和多因素Cox回归分析建立模型.分析模型与临床分期以及免疫细胞浸润的相关性.[结果]构建5个低氧相关基因模型(ISG20、PLI...     

单细胞转录组高通量测序分析新进展

细胞异质性是生物组织的普遍特征。常规转录组测序(RNA-Seq)技术需要上万个细胞,所测结果实际上是一群细胞基因表达的平均值,所以难以鉴别细胞之间基因表达的异质性。单细胞RNA-Seq技术的分辨率精确至单个细胞,为辨别异质性群体中各种细胞类型的转录组特征提供了有力的工具。近年来单细胞RNA-Seq技术发展迅速,在方法学上包括cDNA扩增方法的多样化、对灵敏度和技术噪声的定量分析、浅覆盖高通量单细胞RNA-Seq方法和原位RNA-Seq技术等;在技术应用方面应用范围从早期胚胎发育扩大到组织器官发育、免疫和肿瘤等多个领域。文章对单细胞RNA-Seq在方法学和技术应用两方面的研究进展进行了详细阐述。     

单细胞转录组测序技术在细胞分类中的应用

多细胞有机体的细胞类型多且复杂,细胞间普遍存在异质性。目前,单细胞转录组测序(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)技术是一项新兴的研究单个细胞转录水平的技术,其从数千个平行的细胞中生成转录谱,揭示个体细胞基因组的差异性表达,反映细胞间的异质性,从而鉴定出不同细胞类型,形成组织或器官的细胞图谱,在生物和临床医学等领域发挥重要作用。该文在对scRNA-seq测序平台进行阐述和比较的基础上,着重介绍其在神经系统和免疫系统细胞类型探索中的应用,并且总结scRNA-seq与空间转录组技术相结合的研究成果。     

基于第二代测序数据识别肿瘤基因突变的工具比较

使用第二代测序数据来发现癌细胞中的基因组突变,一直是很重要的科学应用问题。此研究使用一个癌症病人的大量数据,评估了甄别基因组突变的几个现有工具。经过比较各工具的方法和正确率,本文发现各自都有自己的优点和缺点。针对这些优缺点,本文提供一些建议,让工具使用者能更好地选择合适的工具。     

基于单细胞ATAC测序数据的乳腺癌上皮细胞转录因子研究

研究表明,乳腺肿瘤细胞染色质开放区域上的转录因子显著影响乳腺癌患者的临床表型和预后。然而,在单细胞层面,这些调控元件如何调控乳腺癌发生发展尚不明确。为此,本研究从GEO数据库中下载了45 216个正常和肿瘤乳腺组织的单细胞染色质可及性测序(single-cell ATAC sequencing, scATAC-seq)数据,并对其进行了分析。根据标记基因在细胞群的基因活性得分进行细胞类型注释后得到7种乳腺细胞类型。皮尔逊相关性分析表明,肿瘤和正常乳腺样本的上皮细胞存在明显的染色质可及性差异,且乳腺上皮细胞存在高度样本间异质性(PCC=-0.07),暗示其是乳腺肿瘤的主要恶性细胞类型。为了探究正常和恶性乳腺上皮细胞的差异可及性区域中转录因子结合基序的富集情况,在提取上皮细胞群后对4个上皮细胞亚型的特征开放区域进行了转录因子结合基序富集分析。结果表明,恶性乳腺上皮细胞有194个转录因子显著富集(P<0.001),它们可能涉及乳腺肿瘤发展和转移等调控过程。对上皮细胞亚型中富集程度较高的转录因子进行活性分数计算及转录组数据验证,结果进一步显示这些差异调控元件可能与乳腺细胞恶性发展相关。此...     

多形胶质母细胞瘤细胞系端粒酶活性的测定

端粒缩短见于星形细胞瘤发展过程中,但其长度在胶质母细胞瘤／细胞系相对稳定,提示胶质瘤细胞内存在端粒修复机制的可能性．为证实此点,利用端粒重复片段扩增技术（ＴＲＡＰ）,对８株人／大鼠多形胶质母细胞系的蛋白提取液中端粒酶活性加以测定．结果显示：８例胶质瘤样本的反应液均可见端粒ＰＣＲ扩增片段;用无ＤＮａｓｅ的ＲＮａｓｅ事先处理蛋白提取液,可明显降低或消除ＰＣＲ产物的出现,说明ＴＲＡＰ反应中的ＰＣＲ扩增是在端粒酶的介导下进行而非ＤＮＡ污染或其它端粒修复因子所致．从而不但建立起检测人癌细胞内端粒酶活性的可靠方法,也为针对端粒酶的胶质母细胞瘤生物／药物治疗提供了实验依据．     

单细胞测序技术在传染病及微生物领域的应用研究进展

单细胞测序技术正逐渐成为生物学基础研究的“必备工具”,为我们理解各种生物学现象带来革命性的洞见。很多传染性疾病均涉及免疫细胞的差异化功能,而这些免疫细胞之间具有较大的异质性。与传统的批量高通量测序相比,近年来新兴的单细胞转录组测序使得研究者能够分析感染过程的免疫细胞异质性,充分挖掘珍贵的临床样本的分子信息,还能获取难以培养的病原微生物的遗传信息。本文着重介绍了当前单细胞测序在传染性疾病及病原微生物研究领域中的应用情况,并对其发展前景做了简要展望。     

PNAS：单细胞测序技术应用于癌症无创诊断

2013年12月10日著名学术期刊美国《国家科学院刊）（Proceedings of the National Academy of SciencesUSA）在线发表了北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心谢晓亮、白凡课题组与北大肿瘤医院王洁团队合作的研究结果。