整合DNA三维结构信息的癌症基因组突变位点研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61872395
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0213.生物信息计算与数字健康
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

In the last few years, huge amounts of high-throughput sequencing multi-omics data have been generated to investigate the mechanism underlying occurrence and developpment of cancers. Study of mutation sites in cancer genomes is a hot and difficult problem. Conventional methods are mainly based on primary DNA sequence, and ignore the contribution of DNA three-dimensional structure. In this project, we integrate various types of DNA three-dimensional structures and high-throughput multi-omics data into the study of cancer mutation sites by developing effective computational methods. Firstly, based on hidden variable decomposition model, we will study the reduction of noise in various types of DNA three-dimensional structures data. Secondly, based on ant colony algorithms in network clustering, we will develop new approaches for identifying subtypes of DNA three-dimensional structural mutation in cancers. Finally, by integrating DNA three-dimensional structures and high-throughput multi-omics data, we will identify critical mutation sites in cancers based on Bayes network. We will validate these sites using biological experiments based on mouse model to explore cancer markers. The outcome of this project will be helpful for exploiting the mechanism underlying occurrence of cancers, and provide further theoretical support for the precise diagnosis and treatment.
近年来,高通量测序产生了海量的组学数据,用于研究癌症的发生和发展机理。癌症基因组的突变位点研究是其中一个热点和难点,传统的研究方法主要是基于DNA一维序列,而忽略了DNA三维结构的贡献。本项目研发计算方法整合DNA三维结构和多组学数据到癌症基因组的突变位点研究。首先,基于隐变量分解模型,研究多种DNA三维结构性质数据的去噪方法。然后,基于蚁群算法的网络聚类,提出识别癌症DNA三维结构变异亚型的手段。最后,整合DNA三维结构和多组学数据,基于贝叶斯网络识别癌症发生的关键突变位点,并通过小鼠模型进行生物实验验证,探索癌症的生物靶点。本项目成果将有助于探索癌症的发生机理,为精准诊断和治疗提供理论支持。

结项摘要

癌症目前严重威胁我国国民健康,缩短国民寿命,癌症的诊断和治疗水平仍然有较大进步空间。癌症的发生发展机制比较复杂, 人们对癌症的认识尚不全面, 特别是对癌症关键分子机制还缺乏了解。融合癌症多组学数据可以从多角度对癌症发生发展机制形成更加系统全面的认识,促进癌症的预防和治疗。本项目主要使用多种癌症的多组学数据从两方面研究癌症。第一、癌症端粒长度维持机制研究。设计算法识别端粒长度维持机制的分子特征和关键因子,通过生物敲除实验验证关键因子。另外,基于随机森林方法识别了两种癌症亚型,并通过患者存活率数据验证。第二、癌症长非编码RNA融合识别研究。设计统计学习算法识别了30000多个癌症特异性长非编码RNA融合体,并通过生物实验阐明了融合机制。这项研究使得对癌症基因融合的认识更为全面,丰富了长非编码RNA在癌症发生发展中功能的认识。另外,本项目用到了基因编辑CRISPR系统。该系统的gRNA设计是影响编辑效率的一个关键因素。提出了一种基于gRNA序列预测编辑效率的深度学习算法,该算法在预测准确率及泛化性能上都优于现有的预测算法,且在时间复杂度上具有较大的优势。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Transcription Factors Indirectly Regulate Genes through Nuclear Colocalization
转录因子通过核共定位间接调节基因
  • DOI:
    10.3390/cells8070754
  • 发表时间:
    2019-07-01
  • 期刊:
    CELLS
  • 影响因子:
    6
  • 作者:
    Dai, Zhiming
  • 通讯作者:
    Dai, Zhiming
SRHiC: A Deep Learning Model to Enhance the Resolution of Hi-C Data
SRHiC:增强 Hi-C 数据分辨率的深度学习模型
  • DOI:
    10.3389/fgene.2020.00353
  • 发表时间:
    2020-04-08
  • 期刊:
    FRONTIERS IN GENETICS
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Li, Zhilan;Dai, Zhiming
  • 通讯作者:
    Dai, Zhiming

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其他文献

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

戴智明的其他基金

融合DNA三维结构信息的真核转录调控研究
  • 批准号:
    61202343
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    28.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

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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