基于新一代测序数据的基因调控网络数学模型与方法的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11201460
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0604.生物与生命科学中的数学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

The emerging next generation sequencing (NGS) technologies have been widely employed in biological and biomedical studies. With the huge amount of data being generated, the processing and analysis of NGS data raises lots of mathematical and computational challenges. As new mathematical and computational methods have been successfully developed to handle these difficulties in data processing, we are now moving to the next stage of the downstream analysis with the goal to deepen our understanding of the biology, especially the gene regulatory networks (GRNs) based on the NGS data. Currently, however, most existing methods of GRNs were developed based on the microarray data rather than the NGS data, making them not applicable to the NGS-based studies. To fill this gap, our project will develop new mathematical models and methods, especially the probabilistic and statistical models and methods, for the NGS-based GRN studies. Specifically, the project will study the following three key scientific questions, (1) the model based bias adjustment methods for the NGS data; (2) the causal inference of the GRNs based on the modeling of allele-specific expression; and (3) the study of the dynamic GRNs by considering RNA degradation. This project will not only provide new methodologies for the studies of systems biology and bioinformatics, but also contribute to our understanding of gene regulatory mechanisms of human diseases.
新一代测序技术在现代生物学和医学研究中得到广泛应用。随着前期数据处理的数学与计算方法的基本完善,如何进一步分析和挖掘新一代测序数据,深入研究基因调控网络,成为了当前研究的热点与难点。针对新一代测序数据的自身问题及其提供的基因调控的关键信息,本项目将致力于发展基于新一代测序数据的基因调控网络的数学模型和方法,特别是概率统计的模型和方法,着重解决三个方面的关键问题:(1)基于模型的新一代测序数据系统偏差的校正,(2)基于等位基因特异性表达机制与模型的基因调控网络的因果推断,以及(3)基于RNA降解模型的基因调控动态网络的研究等。本项目将为系统生物学和生物信息学领域提供新的研究方法,并将推进我们对人类复杂疾病的基因调控机制的深入理解与研究。

结项摘要

新一代测序技术在现代生物学和医学研究中得到广泛应用。如何有效的分析与整合以新一代测序数据为主的生物医学数据,深入研究基因调控网络,特别是复杂疾病调控的机制与网络,成为了当前研究的热点与难点。本项目重点研究和发展了基于新一代测序数据的基因调控网络的数学模型和方法,并且着重解决了三个方面的关键科学问题:(1)发展新一代测序数据的定量模型与算法,有效校正数据中的系统性偏差;(2)基于新一代测序数据的关键信息发展基因调控网络的构建与推断方法;以及(3)基于新一代测序数据的基因调控动态网络进行探索性研究等。具体而言,本项目取得了如下成果: (1)建立了新一代测序数据的碱基辨识的定量模型及空间混杂校正的自适应解和算法;(2) 发展了RNA-Seq定量模型与统计算法,提升了转录组估计的精确度;(3) 提出了基于时空型新一代测序数据的动态基因调控网络的新的分析框架;(4) 开展了基于多模态数据驱动的脑疾病的调控机制研究,建立了从影像到基因跨尺度的机制关联;以及(5)系统比较了新一代测序与生物芯片的拷贝变异检测功效,发现了复杂疾病遗传变异的基因调控机制与网络。本项目的研究不但为系统生物学和生物信息学领域提供了新的研究方法,而且深化了我们对诸如脑疾病等人类复杂疾病调控机制的认识与研究。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(3)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Tracking the Evolving Spatial-Temporal Gene Networks
追踪不断演化的时空基因网络
  • DOI:
    10.1016/j.ifacol.2015.12.322
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    IFAC-PapersOnLine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Weikang Gong;Lin Wan
  • 通讯作者:
    Lin Wan
Achieving Accurate and Fast Base-calling by a Block Model of the Illumina Sequencing Data
通过 Illumina 测序数据的块模型实现准确快速的碱基检出
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    IFAC-PapersOnLine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Bo Wang;Lin Wan;Lei M. Li
  • 通讯作者:
    Lei M. Li

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其他文献

婴儿痉挛症首次促肾上腺皮质激素治疗相关因素与痉挛控制时间的Cox比例风险回归模型分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    万林;杨光;邹丽萍;王静;石秀玉;任蔚华;卢倩
  • 通讯作者:
    卢倩
一种自适应去除相关性的方法可以消除Illumina DNA测序技术中由相邻分子簇之间的混杂引起的碱基辨识错误
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    王博;王安琪;万林;李雷
  • 通讯作者:
    李雷
生命末期老年血液透析患者对濒死状态的感知和体验的质性研究
  • DOI:
    10.1016/j.astropartphys.2017.09.002
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中华护理杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    范家莉;孔悦;殷婷婷;施素华;夏哲远;万林
  • 通讯作者:
    万林
独脚金内酯缓解油菜渍水胁迫的生理机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国油料作物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    胡超;万林;张利艳;熊俊蓝;刘丽欣;刘哲辉;李再云;马霓;张春雷
  • 通讯作者:
    张春雷
Clinical characteristics and treatment outcomes of pediatric patients with postencephalitic epilepsy characterized by epileptic spasms
以癫痫痉挛为特征的脑炎后癫痫儿科患者的临床特征及治疗结果
  • DOI:
    10.1016/j.seizure.2020.12.004
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Seizure
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    万林;李志超;孙于林;杨光;张媛;石秀玉;王静;邹丽萍
  • 通讯作者:
    邹丽萍

其他文献

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几何与拓扑型数据分析的理论与方法及其在高维异质生物数据中的应用
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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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