RNA-seq数据中DNA污染的鉴定和消除算法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31671368
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0608.生物数据资源与分析方法
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Residual genomic DNA (gDNA) is present in RNA isolation process and could be enriched during some RNA-seq protocols, impacting the reliability of RNA-seq results. We observed that gDNA contamination in RNA-seq data is ubiquitous and there exist sequence biases across the whole genome. However, there is no systematic study on the characteristics of such biases, and no effective experimental or computational methods are available to characterize and remove such negative impact from gDNA contamination. In this proposed study, RNA-seq data from standard RNA samples with gDNA of known concentrations will be generated in order to: 1. establish calibration models for estimating the level of gDNA contamination from RNA-seq data; 2. characterize and quantify the profiles and sequence biases of gDNA contamination at the genome scale; 3. develop a data analysis pipeline for minimizing the negative impact of gDNA contamination in RNA-seq data; 4. optimize and assess the performance of the data analysis pipeline using the huge RNA-seq data sets from the SEQC project, and apply the data analysis method to well-known data sets such as ENCODE to evaluate the degree of gDNA contamination and to validate a subset of analysis results. The proposed method may become suitable for analyzing both historical and future RNA-seq data and is expected to significantly improve the reliability of RNA-seq measurements.
DNA残留在RNA提取过程中难以避免,并在测序过程中可被富集,影响RNA-seq结果的可靠性及临床应用。申请人前期研究发现,DNA污染普遍存在于RNA-seq数据中,且具有强烈的基因组区域偏好性;但目前尚无相关的系统研究,更无消除其影响的计算方法。本项目拟设计已知浓度DNA污染的RNA标准样品系列,产生相应的RNA-seq数据,从而:1.建立从RNA-seq数据估算DNA污染程度的校正模型;2.在全基因组区域鉴定并量化DNA污染的分布规律及序列偏好性特征;3.建立消除DNA污染的计算方法,并采用SEQC等标准数据集评估和优化方法;4.用此新算法重新分析ENCODE等数据集,比较分析结果的异同并进行实验验证,评估算法的有效性。本项目将系统地阐明DNA污染对RNA-seq结果准确度的影响,所建立的消除DNA污染影响的新算法可望广泛用于处理未来及既往RNA-seq数据,提高分析结果可靠性。

结项摘要

DNA残留或DNA污染在RNA提取过程中难以避免,并在测序过程中可被富集,影响RNA-seq结果的可靠性及临床应用。我们在前期研究中发现,DNA污染普遍存在于RNA-seq数据中,且具有一定的基因组区域偏好性;但目前尚无相关的系统研究,更无评估其影响的计算方法。本项目将同一细胞系来源的RNA和DNA按5种浓度梯度混合,并进行Ribo-Zero和Poly (A) selection两种方法构建文库,获得48个RNA-seq样本的表达谱,用于研究DNA污染对RNA-seq数据的影响。研究发现,不同文库构建方法对DNA残留的影响不同,基于Ribo-Zero的RNA-seq文库受基因组DNA影响更为严重。根据推算,除了人为混合的gDNA外,Ribo-Zero构建的RNA-seq文库中约2%读段来自基因组DNA污染。此外,我们鉴定了DNA污染物在参考基因组上的位置偏好和序列特征,构建了覆盖全基因组的DNA可能污染位点图谱。我们还建立了一套鉴定RNA-seq数据中DNA污染物的策略和计算方法,构建了由835个受DNA污染影响最严重的基因列表,可用于客观评估RNA-seq是否受到基因组DNA污染。我们将项目中的建立的RNA-seq数据中DNA污染鉴定的质控方法进一步应用到乳腺癌、肺癌、新冠肺炎等RNA-seq研究中,提高RNA-seq数据可靠性。本研究可帮助高通量转录组测序的获得正确的结论,提高RNA-seq数据可重复性。

项目成果

期刊论文数量(8)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Genomic and transcriptomic landscape of triple-negative breast cancers: subtypes and treatment strategies
三阴性乳腺癌的基因组和转录组景观:亚型和治疗策略
  • DOI:
    10.1016/s0960-9776(19)30135-3
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Cancer Cell
  • 影响因子:
    50.3
  • 作者:
    Jiang Yi-Zhou;Ma Ding;Suo Chen;Shi Jinxiu;Xue Mengzhu;Hu Xin;Xiao Yi;Yu Ke-Da;Liu Yi-Rong;Yu Ying;Zheng Yuanting;Li Xiangnan;Zhang Chenhui;Hu Pengchen;Zhang Jing;Hua Qi;Zhang Jiyang;Hou Wanwan;Ren Luyao;Bao Ding;Li Bingying;Yang Jingcheng;Yao Ling;Zuo Wen
  • 通讯作者:
    Zuo Wen
Genomic and immune profiling of pre-invasive lung adenocarcinoma
浸润前肺腺癌的基因组和免疫分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Nat Commun
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
    Chen H.;Carrot-Zhang J.;Zhao Y.;Hu H.;Freeman S. S.;Yu S.;Ha G.;Taylor A. M.;Berger A. C.;Westlake L.;Zheng Y.;Zhang J.;Ramach;ran A.;Zheng Q.;Pan Y.;Zheng D.;Zheng S.;Cheng C.;Kuang M.;Zhou X.;Zhang Y.;Li H.;Ye T.;Ma Y.;Gao Z.;Tao X.;Han H.;Shang J.;Yu
  • 通讯作者:
    Yu
Advances in single-cell RNA sequencing and its applications in cancer research
单细胞RNA测序进展及其在癌症研究中的应用
  • DOI:
    10.1186/s13045-023-01494-6
  • 发表时间:
    2023-08-24
  • 期刊:
    Oncotarget
  • 影响因子:
    28.5
  • 作者:
    Zhu Sibo;Qing Tao;Zheng Yuanting;Jin Li;Shi Leming
  • 通讯作者:
    Shi Leming
PreMedKB: an integrated precision medicine knowledgebase for interpreting relationships between diseases, genes, variants and drugs
PreMedKB:一个综合的精准医学知识库,用于解释疾病、基因、变异和药物之间的关系
  • DOI:
    10.1093/nar/gky1042
  • 发表时间:
    2019-01-08
  • 期刊:
    Nucleic Acids Research
  • 影响因子:
    14.9
  • 作者:
    Yu Y;Wang Y;Xia Z;Zhang X;Jin K;Yang J;Ren L;Zhou Z;Yu D;Qing T;Zhang C;Jin L;Zheng Y;Guo L;Shi L
  • 通讯作者:
    Shi L
Somatic mutations in ZFHX4 gene are associated with poor overall survival of Chinese esophageal squamous cell carcinoma patients
ZFHX4基因体细胞突变与中国食管鳞状细胞癌患者总生存率较差相关
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-04221-7
  • 发表时间:
    2017-07-10
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Qing T;Zhu S;Suo C;Zhang L;Zheng Y;Shi L
  • 通讯作者:
    Shi L

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NMDAR1蛋白膜外抗原结构域的重组表达、纯化和免疫反应原性鉴定
  • DOI:
    10.13345/j.cjb.170422
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    生物工程学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    包玎;李伟;石乐明;李全贞
  • 通讯作者:
    李全贞

其他文献

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石乐明的其他基金

多组学数据整合的质量控制方法和应用
  • 批准号:
    32370701
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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高置信全基因组胚系变异标准数据集的构建和应用
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  • 项目类别:
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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