生物信息学(6):生物信息学与医学研究

生物信息学（bioinformatics）是20世纪80年代末至90年代初伴随基因组测序数据迅猛增加而逐渐形成的一门交叉学科。人类基因组计划的顺利推进产生了海量基因数据，这些数据中蕴藏着丰富的生物学内涵，如果能充分挖掘并加以利用．可能揭示出很多对人类有用的信息。     

大数据生物信息分析促进肿瘤分子靶点的发现

高通量组学研究产生的大数据一般具有数据量巨大、数据种类繁多、价值需深入挖掘和处理响应速度快等特征。以人的全基因组DNA双端测序为例,如果以平均30倍覆盖率测序则可产生100 GB的原始数据（压缩FASTQ格式）,回帖到基因组后的二进制储存BAM文件格式可达150 GB。基因组测序数据分析中还必需结合临床医学和样本的病理学等信息。此外,医学研究的大数据分析与展示中还需要考虑医学伦理和对患者个人隐私的保护。由于基因组测序成本日趋下降,以Illumina公司最近新推出的X Ten测序仪为例,一个肿瘤样本全基因测序成本约为1万元、全转录组测序（RNA-seq）约为5千元。这些大数据为肿瘤分子靶点的发现提供了机遇,但对大数据的充分挖掘、整合与利用也带来了巨大挑战。本文将介绍高通量组学大数据的基本分析方法、流程,阐述现阶段大数据的生物信息分析促进肿瘤分子靶点的发现的基本方法和应用。     

全外显子组测序技术在结直肠癌研究中的应用进展

结直肠癌（CRC）是常见的消化道肿瘤，其治疗以手术切除为主，同时辅以放化疗。目前治疗模式已经从传统的基于“群体化”诊治进入了精准的“个体化”医疗。而精准医疗是通过基因组检测寻找病因和治疗的靶点，借助癌症基因组测序和信息分析，最终形成对癌症分子标记物筛选、精准诊断分型及精准治疗的体系。全外显子组测序（WES）是一项新的基因测序技术，在人类复杂疾病领域和多种恶性肿瘤中逐渐被广泛应用，其在CRC发病机制、治疗、转移风险评估以及预后判断等方面的研究应用也取得了一定的进展。     

单细胞测序和空间转录组技术在肝病研究中的应用进展

新兴的单细胞测序技术联合空间转录组技术,可以从细胞层面分析细胞的基因组、转录组和空间信息,这有助于人们探究细胞的基因表达水平和三维重建,了解细胞间的联系,进而促进探讨疾病的发生和发展机制。近年来,单细胞测序和空间转录组技术的联合运用已促进细胞和多种疾病研究,其在肝脏生理和疾病方面已取得部分成果。本文综述了单细胞测序和空...     

单细胞测序技术在膀胱癌研究中的应用

单细胞测序技术是在单细胞水平上, 对基因组、转录组、表观组进行高通量测序分析的一项新技术。目前, 单细胞测序技术已广泛应用于膀胱癌的研究, 通过识别不同的细胞亚群、免疫微环境, 开辟了解膀胱细微肿瘤生物学的新途径, 并且单细胞测序技术有望通过识别和使用新的生物标志物和靶向治疗, 对膀胱癌的诊断和治疗做出重要改变。本文总结单细胞测序技术在膀胱癌的异质性细胞亚群、发生发展规律、免疫微环境和耐药性等方面中最新的研究应用进展。     

宏基因组测序在骨关节感染诊断中的应用前景

骨关节感染（osteoarticular infections, OAIs）在临床上仍然是一种危害严重的疾病。准确和早期发现引起骨关节感染的病原体，对于实施临床治疗很重要。传统的技术检测速度慢、阳性率低。因此，特别需要发展出更好的方法或技术来确定引起骨关节感染的病原体。近年来，越来越多的研究报道了宏基因组测序（metagenomic next-generation sequencing, mNGS）检测骨关节感染病原体速度快、特异性和灵敏度高，可作为有效的诊断工具。本文总结了主要传统技术在骨关节感染病原体诊断中的应用，并讨论了宏基因组测序在骨关节感染病原体诊断中的应用前景。     

单细胞测序技术在骨关节疾病方面的应用

在关节疾病的发病机制的研究上,目前最常针对的对象还是骨、软骨及滑膜组织,以及从这些组织的整个病理改变的方向去探索可能的发病过程及发病机制,所以存在很多局限性和不准确性,比如忽略了疾病组织内部的单个细胞的异质性在疾病当中所发挥的作用。单细胞测序技术(single-cell sequencing)是在单个细胞水平上对基因组、转录组及表观基因组进行测序的技术,能够从组织样本中获得不同细胞间的异质性信息和对珍贵微量样本进行测序,从而更深层次地反映生命规律与本质,本文就单细胞测序技术的基本方法及在关节疾病方面的应用进行概述。     

染色体微阵列分析和低深度高通量全基因组测序技术在流产遗传学诊断中的应用

目的 探讨染色体微阵列分析(CMA)和低深度全基因组测序(CNV-seq)技术在流产遗传学病因诊断中的应用价值.方法 收集2018年5月至2019年10月在无锡妇幼保健院计划生育门诊就诊并确诊稽留流产患者的流产样本89例,对所有流产样本分别进行CMA和CNV-seq检测,比较两种方法整体检出率以及各种染色体异常情况的检...     

遗传学方法在胆石病发病机制研究中的应用

人类基因组承载了人类全部的可稳定遗传的信息。现代基因组科学的研究进展提示,除外伤,几乎所有的人类疾病都有一定的遗传因素参与,在一定程度上都具有遗传倾向。而以往的检验医学因无法直接鉴定与疾病相关的基因异常或缺陷,只能通过基因变异所导致的表型症状对疾病作出诊断,亦即表型诊断。遗传标记的确立使检验医学从表型诊断向基因型诊断发展。自1980年全基因组连锁分析的方法提出后的数十年中,连锁分析是将基因型与表型联系起来的主要研究方法,并取得了巨大成功。但是,当前困扰人类健康的几大疾病都是多因素决定的复杂性状疾病,其发生、…     

全基因组关联分析在膀胱癌研究中的进展

全基因组关联分析利用高密度高通量的基因分型技术,扫描全基因组上万个核苷酸,寻找并分析疾病与遗传性状的相关性.膀胱癌是一种由遗传因素和环境因素共同作用而引起的疾病.全基因组关联分析在膀胱癌的研究方面取得了一系列重要的进展,发现了多个与膀胱癌发生相关的遗传位点,为膀胱癌的病因学研究提供了新的思路和方向.