检索结果-内蒙古大学图书馆

合成生物学 2024年第1期5卷 1-15页

作者：许志锰谢震清华大学自动化系北京信息科学与技术国家研究中心生物信息学研究部生物信息学教育部重点实验室合成与系统生物学研究中心北京100084

引导编辑器(prime editor,PE)是继碱基编辑器(base editor,BE)之后新问世的基于CRISPR/Cas(clustered regularly interspaced short palindromic repeats/CRISPR-associated)系统的基因编辑工具,可以在不造成DNA双链断裂的情况下引入碱基替换、插入和删除。PE因其全面的编辑能力,问世即受到全球学者的广泛关注,然而PE表达盒编码较长(>6 kb)、编辑效率较低等问题也亟待研究人员解决。PE的研究方向与BE有许多相似之处,本文首先梳理了学界对PE本身编辑效率和安全性的探索;然后重点介绍了PE效应蛋白、pegRNA和其他细胞因子三个方面对PE的改进手段,以及为方便PE应用而开发的自动化设计工具;最后梳理了PE在动植物以及基因治疗中的应用。方兴未艾的PE领域尽管还难称完善,但在提高编辑效率和改进安全性等方面已取得了许多重要进展。鉴于Cas9、BE等基因编辑工具已广泛应用于遗传病疗法,PE走向遗传病治疗值得期待。

关键词：引导编辑基因编辑基因治疗 CRISPR/Cas

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基于细胞—计算机交互的细胞控制方法

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自动化学报 2021年第3期47卷 489-500页

作者：颜钱明张鹏程乔榕古槿汪小我清华大学自动化系合成与系统生物学研究中心生物信息学教育部重点实验室北京100084 北京信息科学与技术国家研究中心生物信息学研究部北京100084

Wiener在控制论(Cybernetics)中强调了两大类控制对象:机器与动物.半个世纪以来,机器控制领域已形成一套较为完备且先进的控制理论,而在生物控制方面,由于生物系统的特殊性和复杂性,对生命的基本组成单位—细胞的控制仍然进展缓慢.近年... 详细信息

Wiener在控制论(Cybernetics)中强调了两大类控制对象:机器与动物.半个世纪以来,机器控制领域已形成一套较为完备且先进的控制理论,而在生物控制方面,由于生物系统的特殊性和复杂性,对生命的基本组成单位—细胞的控制仍然进展缓慢.近年来,随着合成生物学技术的发展,基于细胞—计算机交互的胞外控制手段开始引起研究者们的关注,为细胞控制带来了前所未有的机遇.胞机交互的方式能够适应生物系统的特殊性,发挥计算机控制的优势,实现细胞的自动化实时控制,为人类研究细胞内部基因调控机制与其他各项生命活动提供了大量的数据与方法支持.本文根据目前基于胞机交互的细胞控制工作,归纳与总结了胞机交互中常用的生物学工具以及控制算法,分析了细胞控制的特殊性与难点,指出研究实现细胞智能控制的可行性与重要性.

关键词：胞机交互反馈控制合成生物学人工生物系统光遗传学

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中医药网络药理学:《指南》引领下的新时代发展

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中国中药杂志 2022年第1期47卷 7-17页

作者：王子怡王鑫张岱岩胡元佳李梢清华大学北京市中医药交叉研究所自动化系北京信息科学与技术国家研究中心生物信息学研究部北京100842 澳门大学中华医药研究院中药质量研究国家重点实验室澳门999078

中医药凭借整体观和两千多年来临床使用天然药物的实践经验,在疾病的预防和治疗中有独特优势。中医药诊疗思想和丰富临床经验中的"整体"特色孕育了以"网络"和"系统"为特色的新一代研究模式。该模式在生... 详细信息

中医药凭借整体观和两千多年来临床使用天然药物的实践经验,在疾病的预防和治疗中有独特优势。中医药诊疗思想和丰富临床经验中的"整体"特色孕育了以"网络"和"系统"为特色的新一代研究模式。该模式在生物医学大数据和人工智能时代得到了快速发展,其中有代表性的研究领域——"网络药理学"为人工智能与中西医学交叉研究、分析海量生物医学数据、建立从数据到知识的转换提供了新的思路和方法。中医药领域在提出"网络靶标"核心理论、促进网络药理学起源和发展过程中起着关键作用,并且率先制订了第一个网络药理学国际标准《网络药理学评价方法指南》。在理论上,网络靶标能够机制性关联药物与疾病,并定量表示药物整体调节作用机制;在方法上,网络药理学朝向计算、实验和临床相结合的研究模式发展。该文介绍了中医药网络药理学近期在预测药物靶点、理解药物和疾病的生物学基础、寻找病证标志物等方面取得的重要进展。随着《网络药理学评价方法指南》的提出,网络药理学的发展有望越来越规范、健康,基于网络靶标的中医药研发模式将产生更多高质量研究成果,有力促进中医药现代化和国际化。

关键词：中医药网络药理学网络靶标网络药理学评价方法指南

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区块链在物联网中的应用态势分析

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数据与计算发展前沿 2021年第1期3卷 34-47页

作者：闾海荣姜楠许瑞坤周容辰清华大学自动化系信息国家实验室生物信息学研究部北京100084 北京爱医声科技有限公司北京100083

【目的】物联网是物体之间共享资源和交流信息的平台,其上的数据价值不断被挖掘显现,而区块链作为一种新型的数据存储管理模式,在体系去中心化、数据溯源和防篡改等方面拥有良好的效果。近来,不少研究都探索了区块链在物联网中的应用。... 详细信息

【目的】物联网是物体之间共享资源和交流信息的平台,其上的数据价值不断被挖掘显现,而区块链作为一种新型的数据存储管理模式,在体系去中心化、数据溯源和防篡改等方面拥有良好的效果。近来,不少研究都探索了区块链在物联网中的应用。【方法】利用文献计量工具CiteSpace,采用关键词共现分析等方法分析了关键词包含区块链和物联网的75篇论文,通过对国内外研究热点和前沿的总结,归纳区块链在物联网中的应用态势。【结果】研究者探索了区块链与物联网在传统产业优化、金融科技和保险科技等领域的应用模式;通过区块链技术加强物联网数据隐私和安全;讨论诸如边缘计算、大数据、人工智能和5G通信等新技术带来的机遇和挑战。【结论】区块链与物联网结合已初见成效并展现其应用价值,但其进一步的拓展仍需依托与新技术的融合。

关键词：区块链物联网文献计量热点前沿

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《网络药理学评价方法指南》解读

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中草药 2021年第14期52卷 4119-4129页

作者：牛明张斯琴张博杨扩李梢解放军总医院第五医学中心血液病医学部北京100071 清华大学北京市中医药交叉研究所清华大学自动化系北京信息科学与技术国家研究中心生物信息学研究部北京100084 天津国际生物医药联合研究院天津市创新药物早期成药性评价企业重点实验室天津300457

网络药理学是从生物网络的整体角度阐释疾病机制和药物作用机制的一门新兴学科。其研究理念契合了中医药学的整体论思想,中医药领域也率先提出了网络药理学的核心理论——"网络靶标"理论。随着生物医药"大数据"、... 详细信息

网络药理学是从生物网络的整体角度阐释疾病机制和药物作用机制的一门新兴学科。其研究理念契合了中医药学的整体论思想,中医药领域也率先提出了网络药理学的核心理论——"网络靶标"理论。随着生物医药"大数据"、人工智能时代的到来,网络药理学成为信息科学与医学生命科学交叉创新的一个重要突破口,也成为医药研究从还原论迈向系统论的一个重要标志。目前,网络药理学的理论分析、算法开发等方面得到长足的进步,在传统医学与现代医学领域,特别是中医药学领域,应用日益广泛。但是,由于缺乏规范的技术引领,网络药理学的发展仍面临着诸多挑战,特别在研究的可靠性、规范性以及可验证性等方面还存在很多不足。为了进一步规范和引导网络药理学的研究,近期世界中医药学会联合会发布了国际上第一个专门用于网络药理学评价的标准——《网络药理学评价方法指南》。针对该指南内容,通过分析网络药理学研究过程中的关键影响因素,重点解读该指南相关技术要求的选择策略及其适用性,为从事网络药理学研究或审评人员更好地使用该指南提供参考,以期促进网络药理学研究的良性发展。

关键词：网络药理学网络靶标评价方法评价要素评价流程指南

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生物分子序列的人工智能设计

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合成生物学 2021年第1期2卷 1-14页

作者：王也王昊晨晏明皓胡冠华汪小我清华大学自动化系合成与系统生物学研究中心教育部生物信息学重点实验室北京信息科学与技术国家研究中心北京100084

合成生物学研究本着师法自然、改造自然及超越自然的理念,其核心是通过人工方式将基因元件优化改造和重新组合,以得到满足需要的人工生物系统。获取性能优异的生物元件是构建和控制人工生物系统的基础。近年来,人工生物分子在代谢工程... 详细信息

合成生物学研究本着师法自然、改造自然及超越自然的理念,其核心是通过人工方式将基因元件优化改造和重新组合,以得到满足需要的人工生物系统。获取性能优异的生物元件是构建和控制人工生物系统的基础。近年来,人工生物分子在代谢工程和基因治疗等领域有着广泛应用。如何在广袤的分子序列空间中高效地搜索与设计具有特定生物功能的分子序列,是合成生物学所面临的重要科学问题。伴随着人工智能技术的快速发展,智能算法在复杂生物特征的挖掘与生物分子的设计中表现出巨大潜力。本文从利用深度学习技术发掘的复杂特征规律为指导,智能化地探索新药物分子、核酸序列和蛋白质序列空间的角度出发,重点分析了深度生成式模型在不同人工生物序列设计中的应用特点。在此基础上,结合小分子化合物、核酸和蛋白质等生物分子设计的应用案例,总结分析了针对人工生物分子序列设计的定向寻优策略。为了对智能算法设计的分子进行评估,系统分析了不同领域中不同角度序列设计评估方案的特点,展望了人工生物序列智能设计的发展,需要充分考虑生物系统具有多层次间调控高度耦合的复杂特性,从系统角度对不同层次的生物序列进行优化设计,从而推动人工生物系统的智能适配与优化。

关键词：合成生物学智能设计生物元件设计深度学习智能优化

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血浆游离DNA全基因组甲基化测序的实用稳定性评估

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生物工程学报 2019年第12期35卷 2284-2294页

作者：方欢钟碧溪魏磊张祥林张威汪小我清华大学自动化系合成与系统生物学研究中心生物信息学教育部重点实验室北京信息科学与技术国家研究中心生物信息学研究部

随着液体活检技术的发展,血浆游离DNA成为当前的研究热点之一。血浆游离DNA的全基因组甲基化测序被认为在癌症检测等医学应用拥有巨大潜力,但目前尚缺乏针对该实验流程的实用稳定性评估。文中利用两名志愿者在不同时间采样的血浆游离DNA... 详细信息

随着液体活检技术的发展,血浆游离DNA成为当前的研究热点之一。血浆游离DNA的全基因组甲基化测序被认为在癌症检测等医学应用拥有巨大潜力,但目前尚缺乏针对该实验流程的实用稳定性评估。文中利用两名志愿者在不同时间采样的血浆游离DNA,在不同实验平台分别进行DNA甲基化的重亚硫酸盐转化前建库(Pre-BS)、转化后建库(Post-BS)和常规DNA建库,获取多因素影响下的测序数据样本。在此基础上,建立了一套血浆游离DNA测序数据分析的质量控制参考流程,综合评估了血液采集提取、游离DNA建库测序过程的实用稳定性,为血浆游离DNA全基因组甲基化测序应用于临床液体活检提供实用性的基础参考。

关键词：血浆游离DNA 全基因组 DNA甲基化片段化模式微量DNA建库

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三维基因组数据分析方法进展

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生物化学与生物物理进展 2018年第11期45卷 1093-1105页

作者：张祥林方欢汪小我清华大学自动化系合成与系统生物学研究中心生物信息学教育部重点实验室北京信息科学与技术国家研究中心生物信息学研究部北京100084

对染色质三维结构的探究逐渐成为了解基因组功能与基因调控关系的必要手段.近年来,随着高通量染色体构象捕获(Hi-C)等技术的发展和高通量测序成本的降低,全基因组交互作用的数据量快速增长,交互作用图谱分辨率不断提高.这给三维基因组... 详细信息

对染色质三维结构的探究逐渐成为了解基因组功能与基因调控关系的必要手段.近年来,随着高通量染色体构象捕获(Hi-C)等技术的发展和高通量测序成本的降低,全基因组交互作用的数据量快速增长,交互作用图谱分辨率不断提高.这给三维基因组学发展带来机遇的同时,也给计算建模带来了挑战.当前,三维基因组数据的分析方法覆盖面广,包括了数据前期处理、标准化、可视化、特征提取、三维建模等环节,但是如何从中选择高效、准确的方法却成为制约研究者们开展研究的一项关键因素.本文根据这些方法的适用场景、原理及特点进行系统地归纳,并重点关注了针对新技术或新需求的分析方法,以期促进这一领域中信息学方法的应用和开发,助力三维基因组学的研究.

关键词： Hi-C 三维基因组学基因组结构生物信息学

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通过合成基因线路实现细胞分类

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生命科学 2018年第8期30卷 799-809页

作者：胡冠华王也魏磊汪小我清华大学自动化系合成与系统生物学研究中心教育部生物信息学重点实验室北京信息科学与技术国家研究中心生物信息学研究部

合成生物学是生物学与工程学结合的新兴学科,通过人工将生物元器件组合成线路引入细胞,使细胞获得对信息进行处理并做特定输出的新功能。近年来,针对疾病治疗的合成生物学研究发展迅猛,基因线路的工程化特性使通过它对疾病进行更精确、... 详细信息

合成生物学是生物学与工程学结合的新兴学科,通过人工将生物元器件组合成线路引入细胞,使细胞获得对信息进行处理并做特定输出的新功能。近年来,针对疾病治疗的合成生物学研究发展迅猛,基因线路的工程化特性使通过它对疾病进行更精确、灵活的干预成为可能,在基因治疗中有广泛的应用前景。精确干预的前提是综合多种输入信号并识别出特定种类的细胞,如特异性识别出癌细胞的溶瘤病毒。疾病的发生往往伴随着细胞内多种调控网络的改变,从中提取出关键信号分子作为基因线路的输入至关重要。现综述哺乳动物细胞中对不同的信号输入进行感知的基因线路细胞分类器,为未来模块化整合信号输入、设计基因线路提供新的思路。

关键词：基因线路基因治疗细胞分类器合成生物学

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溶瘤病毒在肿瘤治疗中的研究进展

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传染病信息 2019年第1期32卷 30-36页

作者：黄慧雅陆荫英谢震清华大学自动化系清华国家信息科学与技术实验室合成与系统生物学中心生物信息学与生物信息学教育部重点实验室北京100084 中国人民解放军总医院第五医学中心肝脏肿瘤诊疗与研究中心北京100039

随着生物工程技术的进步,近年来经过基因修饰/改造的溶瘤病毒在肿瘤治疗领域取得很大进展,成为肿瘤免疫治疗研究的热点方向。从非基因编辑型到基因编辑型,溶瘤病毒包含众多种类和结构,疗效及安全性得到极大提升。溶瘤病毒不仅可以直接... 详细信息

随着生物工程技术的进步,近年来经过基因修饰/改造的溶瘤病毒在肿瘤治疗领域取得很大进展,成为肿瘤免疫治疗研究的热点方向。从非基因编辑型到基因编辑型,溶瘤病毒包含众多种类和结构,疗效及安全性得到极大提升。溶瘤病毒不仅可以直接裂解肿瘤细胞,还可以在肿瘤微环境中表达外源效应基因,诱发并增强机体对肿瘤的免疫杀伤作用,使其成为肿瘤联合治疗的理想搭配,在多种肿瘤联合免疫治疗中取得显著疗效。同时,随着现代合成生物学技术的飞速发展,使我们对溶瘤病毒精准、严谨的改造成为可能,这为理解溶瘤病毒干预肿瘤微环境的机制,增强肿瘤的免疫杀伤效能,开发更加安全、特效的溶瘤病毒类抗肿瘤药物提供了新的思路和技术途径。

关键词：溶瘤病毒肿瘤微环境联合免疫治疗合成生物学

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