检索结果-内蒙古大学图书馆

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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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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中药网络药理学:理论、方法与应用(英文)

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中国天然药物 2013年第2期11卷 110-120页

作者：李梢张博清华大学清华信息国家实验室生物信息学研究部/合成与系统生物学中心北京100084

中医学将病人当作一个具有不同状态的系统来进行治疗,具有悠久的历史,积累了大量的方剂。中医学的整体观念与网络药理学、网络生物学等前沿科技的核心思想具有相通之处,也符合了对肿瘤等复杂疾病进行系统性治疗的需求。'中药网络药... 详细信息

中医学将病人当作一个具有不同状态的系统来进行治疗,具有悠久的历史,积累了大量的方剂。中医学的整体观念与网络药理学、网络生物学等前沿科技的核心思想具有相通之处,也符合了对肿瘤等复杂疾病进行系统性治疗的需求。'中药网络药理学'这一新领域的研究旨在从系统层次和分子水平揭示中药方剂的奥秘,促进中药研究从当前的'单一靶标,单一药物'模式转向'网络靶标,多成分药物'的新模式。近年来,中药网络药理学的一系列方法得以创建,包括基于网络的疾病基因预测、中药成分的靶标谱和药理活性预测、药物-基因-疾病的共模块分析、中药方剂多成分协同作用的大规模筛选、中药方剂的配伍规律和网络调节机理分析等。这些方法在清络饮、六味地黄丸等方剂的药效物质与作用机理等方面得到了有效应用。研究结果表明中药网络药理学能够为中医学从基于经验的医学迈向基于证据的医学提供新的途径,并能加速中药药物发现的进程,同时改进当前的药物研究策略。

关键词：中医药网络药理学网络靶标理论方法应用

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空间转录组的解读与探究:数据分析方法学研究现状与展望

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科学通报 2024年第30期69卷 4415-4431页

作者：李润泽陈旭杨雪瑞生物信息学教育部重点实验室合成与系统生物学中心清华大学生命科学学院北京100084

作为近年来快速发展的新兴技术,空间转录组学已经极大地改变了生物和医学多个领域的研究范式.这一技术保留了复杂组织中细胞的空间定位信息,并且以多细胞团、单细胞或亚细胞分辨率进行转录组分析.细胞空间定位信息与其分子特征谱的耦合... 详细信息

作为近年来快速发展的新兴技术,空间转录组学已经极大地改变了生物和医学多个领域的研究范式.这一技术保留了复杂组织中细胞的空间定位信息,并且以多细胞团、单细胞或亚细胞分辨率进行转录组分析.细胞空间定位信息与其分子特征谱的耦合产生了新型的多模态高通量数据资源,这对高效的数据挖掘分析方法的开发提出了新的挑战.由于生理组织样本的复杂性与技术的局限性,空间转录组数据具有高度的非理想性.其数据结构复杂、信噪比低、稀疏性强且覆盖度不均一,给数据的深度分析和生物学信息的解析带来了一系列挑战,目前许多困难尚未解决.此外,多个技术路线的空间转录组学正在快速迭代发展,需要现有数据分析理论的发展和创新技术工具的开发.本文概述了当前空间转录组数据的常用解析方法,针对不同角度与层面的信息挖掘需求,讨论了现有方法的设计思路与潜在的局限性,并对未来方法学设计的方向和策略进行了展望,以期激发对新的数据分析理论、模型和算法的讨论和开发.

关键词：空间转录组生物信息学人工智能机器学习数据挖掘

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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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合成基因线路规模化设计面临的挑战

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生物工程学报 2017年第3期33卷 372-385页

作者：魏磊袁野汪小我清华大学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自动化系清华信息科学与技术国家实验室(筹)生物信息学研究部

随着合成基因线路规模的增加,传统的合成基因线路设计思路的瓶颈逐渐凸显,许多之前被忽略的因素对大规模基因线路的性能可能造成显著影响,这对合成基因线路的设计带来了新的挑战。本文重点梳理了基因表达噪声和竞争效应两方面对基因线... 详细信息

随着合成基因线路规模的增加,传统的合成基因线路设计思路的瓶颈逐渐凸显,许多之前被忽略的因素对大规模基因线路的性能可能造成显著影响,这对合成基因线路的设计带来了新的挑战。本文重点梳理了基因表达噪声和竞争效应两方面对基因线路性能的影响,阐释了二者间的紧密联系,并基于理性设计的思路,从模拟-数字运算设计、网络拓扑设计、基因线路中的信息传递理论和动态信号等方面,归纳总结了解决这些问题的潜在方案,并展望了规模化合成基因线路理性设计的未来发展方向。

关键词：合成基因线路基因表达噪声竞争效应理性设计

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基于合成基因线路的智能药物

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生物工程学报 2017年第3期33卷 456-466页

作者：彭曙光谢震清华大学清华信息科学与技术国家实验室生物信息学研究部自动化系教育部生物信息学重点实验室合成与系统生物学研究中心北京100084

合成生物学自诞生以来对生物学领域的研究产生了重要的影响。利用工程学思维与方法,合成生物学揭开了生命系统许多调控机制,改造并扩展了一系列生物元件,同时带来了广泛的生物医学应用,为疾病诊断与治疗提供了新的思路。本文综述了适用... 详细信息

合成生物学自诞生以来对生物学领域的研究产生了重要的影响。利用工程学思维与方法,合成生物学揭开了生命系统许多调控机制,改造并扩展了一系列生物元件,同时带来了广泛的生物医学应用,为疾病诊断与治疗提供了新的思路。本文综述了适用于哺乳动物细胞或者细菌的合成基因线路并用于疾病诊断与治疗领域的最新进展,为未来智能药物设计提供新的思路。

关键词：合成生物学基因线路基因治疗细胞治疗细菌疗法

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引导编辑研究进展及其应用

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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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复杂疾病中多组学多模态数据的生物信息学研究进展

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科学通报 2024年第30期69卷 4432-4446页

作者：刘晓帆鲁志清华大学生命科学学院合成和系统生物学中心教育部生物信息学重点实验室北京100084 清华大学精准医学研究所北京100084

随着高通量测序技术的发展,多组学多模态数据的整合已成为复杂疾病研究的重要趋势,为深入理解疾病的发生发展提供了新视角,为实现复杂疾病的精准诊疗提供了重要支持.本文首先介绍了复杂疾病研究中的不同组学类型,如基因组学、转录组学... 详细信息

随着高通量测序技术的发展,多组学多模态数据的整合已成为复杂疾病研究的重要趋势,为深入理解疾病的发生发展提供了新视角,为实现复杂疾病的精准诊疗提供了重要支持.本文首先介绍了复杂疾病研究中的不同组学类型,如基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学、微生物组学、影像组学等,以及相应的多组学数据库.然后本文对多组学、多模态数据的整合方法进行了系统的分类,详细阐述了基于关联分析和网络的方法,以及基于数据矩阵和机器学习的方法中早期整合、中期整合和后期整合方法.此外,本文还讨论了多组学整合模型在疾病筛查、分型、预后和药物反应预测等方面的应用.最后,本文总结了当前多组学整合面临的挑战,分为样本层面、数据层面和模型层面三类,并展望了未来的发展方向.本文为复杂疾病中多组学、多模态数据整合研究提供了系统的梳理,对该领域的进一步发展具有重要意义.

关键词：多组学数据多模态数据生物信息复杂疾病整合模型

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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

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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