Metabolomics: Concept, methods and potential prospect in marine biology

The term "omics" refers to the comprehensive analysis of a specific biological system.With the development of omics,a number of omics subdisciplines have emerged,which play an important role in system biology.As a subdiscipline of omics,metabolomics provides a comprehensive analysis of the metabolome and has been widely applied to various fields of biology.In this paper,we introduce the concept,approaches,applications,and promising prospects of metabolomics.     

精准心脏病学:研究到实践

 精准医学通过整合表型组学、多生物组学及环境社会因素,借助现代信息学技术实现个体化治疗的目标。精准心脏病学将精准医学理念与方法运用于心血管领域,采用大规模、深入型、创新性研究方法实现研究突破,促进药物研发与应用,结合临床对不同遗传背景、环境暴露的个体提出个体化风险评估、疾病诊断和干预方案,进行针对性的心血管疾病预防和诊治,最终改善患者预后并提高患者生活质量。精准心脏病学目前面临着诸多亟待解决的技术、社会和伦理障碍。随着研究与认识的深入,精准心脏病学将在攻克心血管疾病领域的诸多难关、提高心血管疾病的诊治能力过程中发挥重要作用。     

计算机辅助蛋白结构预测及酶的计算设计研究进展

随着不可再生资源的日益减少以及化学催化所带来的环境污染问题的日益严重,应用低污染的生物催化技术改造或取代传统化工工艺已经成为可持续发展的研究热点。酶作为一种重要的生物催化剂,具有高效无污染、专一性较强等优点,在化工、医药等领域具有巨大的应用潜力和良好的发展前景。但由于新功能酶的开发速度较慢,使其应用受到严重限制。酶的理性设计是新酶发现的一个重要来源,随着计算机技术的发展,蛋白质结构预测方法和新功能酶计算设计策略得到迅猛的发展,已成为酶功能改造的有力工具和新的研究前沿。本文就蛋白质结构预测方法、新功能酶计算设计方法和策略以及未来发展趋势进行简要介绍和讨论。     

肿瘤的精准医疗:概念、技术和展望

 精准医疗是指与患者分子生物病理学特征相匹配的个体化诊断和治疗策略。肿瘤为一复杂和多样性疾病,在分子遗传上具有很大异质性,即使相同病理类型的癌症患者,对抗癌药物反应迥异,因此肿瘤学科成为精准医疗的最重要领域之一。组学大数据时代的来临和生物技术的迅速发展奠定了精准医疗的可行性。本文介绍精准和个体化医疗的概念、基础和意义,简述近年来在此领域的最新进展,以及对实施精准医疗的方法和技术进行分析和归纳,首次将其分为间接方法(生物标志物检测及诊断)和直接方法(病人源性细胞和组织在抗癌药物直接筛选的应用),最后扼要阐述精准医疗的前景和面临的挑战。     

感染组学在探索新的抗微生物药物中的应用

在现代医学界,研制新的抗感染药物是一个急迫的任务。由于生物基因组测序的成功,以及各种高通量技术和计算机工具的发展,可以对微生物病原体及其宿主之间的相互作用进行综合性的总体研究,这就构成了感染组学的研究内容。感染组的特征反映出病原体和宿主之间的相互作用,为探索新的抗微生物药物提供了有价值的资料。着重阐述了感染组学及其在探索抗微生物药物中的应用。     

Methods for Population-Based eQTL Analysis in Human Genetics

Gene expression is a critical process in biological system that is influenced and modulated by many factors including genetic variation. Expression Quantitative Trait Loci（e QTL） analysis provides a powerful way to understand how genetic variants affect gene expression. For genome wide e QTL analysis, the number of genetic variants and that of genes are large and thus the search space is tremendous. Therefore, e QTL analysis brings about computational and statistical challenges. In this paper, we provide a comprehensive review of recent advances in methods for e QTL analysis in population-based studies. We first present traditional pairwise association methods, which are widely used in human genetics. To account for expression heterogeneity, we investigate the methods for correcting confounding factors. Next, we discuss newly developed statistical learning methods including Lasso-based models. In the conclusion, we provide an overview of future method development in analyzing e QTL associations. Although we focus on human genetics in this review, the methods are applicable to many other organisms.     

互联网时代的弄潮儿——可穿戴医疗设备

 随着移动医疗的强势兴起、智能传感等新技术的发展以及个性化健康观念的普及,智能可穿戴设备近年来发展迅速,其中与健康医疗相关的可穿戴设备已成为最有前景的领域之一。本文从可穿戴医疗设备涉及的新型材料技术、智能传感技术、无线数据传输技术、低功耗电路设计技术、能源采集与存储技术和大数据分析技术等方面,综述了可穿戴医疗设备关键技术的最新进展,并分析了该领域未来的趋势和面临的挑战。     

发达国家个性化医学发展策略及其对中国医药发展的启示

 个性化医学研究已经在全球掀起了一波浪潮，主要发达国家均已纷纷加入个性化医学的研发行列中。为了掌握国外在个性化医学领域的政策动向及项目投入进展，调研了世界主要发达国家个性化医学发展策略与措施，包括制定战略或法案、政府给予资金支持、建立研究/产业联盟、建设相关基础设施、开设个性化医学课程等。从各国的发展计划和项目中凝练提取各自的个性化医学发展目标与愿景、投入强度、重点领域和推进方式，发现个性化医学发展多采取“顶层设计”的方式，需要重建医疗行业相关知识体系、大规模人群列队、国家数以亿计的研发投入、多部门合作以及数据等基础设施建设。从政治、经济、社会和科技环境4个方面分析了中国个性化医学的发展现状和基础，给出了中国发展个性化医学的几点建议：持续投入相关基础设施建设、加强个性化医学数据共享、完善监督机制与伦理政策、加强人才队伍建设与多方合作、试点开展遗传健康门诊并逐步推广。     

精准医学的临床实践

 随着精准医学理念不断成熟与完善,其为诸如肿瘤相关的临床试验研究产业了相对丰硕的成果,但精准医学在临床中的实践仍处于起步阶段。精准医学的知识体系还有待进一步完善,其中涉及对多重组学数据的整合,以及更为高效的临床试验设计理念的应用。电子健康档案以及标准化医学术语的推广,是临床决策支持系统等计算机辅助算法在临床实践中整合精准化医疗决策的必要条件。此外,还应确立和落实精准医学相关政策法规,保障个体的知情权、隐私权,有针对性地进行基因筛查,最大限度地提高检验效率,降低结果的假阳性率。针对患者和医务工作人员的教育,也有助于基因组相关的检查手段在临床中合理应用。     

生物大数据中的聚类方法分析

随着人类基因组计划的实施和完成, 生物实验技术快速发展, 生物数据呈现爆发式增长并不断积累, 生命科学迎来了大数据时代. 在后基因组时代, 单一的统计模式逐渐被智能化与综合分析相结合的方式所取代, 聚类分析便是核心的数据挖掘方式. 描述了生物信息学领域中的大数据现状, 总结基因表达谱分析和生物网络分析中常用的聚类方法, 并对小鼠胚胎成纤维细胞的时间序列数据进行实验对比. 实验结果表明, 不同的聚类方法生成了不同的实验结果, 面临高噪声的生物大数据, 选择或结合合适的聚类方法进行综合分析将有助于获得更可靠的分析结果.     

肿瘤精准药物治疗研究进展

 随着新一代基因测序技术以及癌生物学的迅猛发展，基于基因组生物标志物的抗肿瘤精准药物开发成为药物研发的重要方向。介绍了抗肿瘤精准药物在非小细胞肺癌、乳腺癌、黑色素瘤以及白血病等肿瘤领域表现出的优异治疗效果，剖析了目前已上市以及处于研发阶段的“泛癌种”药物，表明基于生物标志物而非肿瘤组织的治疗药物将成为抗肿瘤药物研发的方向之一。介绍了以“篮子试验”和“雨伞试验”为代表的抗肿瘤药物新型临床试验设计以及PROTACs药物开发新技术，指出新理念新技术的出现将进一步推动抗肿瘤精准药物发展，促进针对耐药或“不可成药靶点”的靶向药物的开发。     

电致流体运动的计算机模拟

近年来,电流体力学(Electryhodrodynamics,又称 EHD)已成功地应用于液态离子源技术。但由于缺乏相应的电流体力学分析方法,尤其是能够解决工程实际问题的数值分析方法,因而不能对电致流体运动给予直观的、定量的描述。本文以流体力学运动方程为基础,讨论了电流体力学的方程体系。重点分析了电场力与流体表面张力对流体运动的影响,并应用标志网格法(Marker and Cell)建立了电致流体运动的计算机模拟程序。计算了圆管流体在外电场与表面张力作用下的流动情况。计算结果与文献[9]的实验观察结果一致。     

The molecular sociology of the cell

Proteomic studies have yielded detailed lists of the proteins present in a cell. Comparatively little is known, however, about how these proteins interact and are spatially arranged within the 'functional modules' of the cell: that is, the 'molecular sociology' of the cell. This gap is now being bridged by using emerging experimental techniques, such as mass spectrometry of complexes and single-particle cryo-electron microscopy, to complement traditional biochemical and biophysical methods. With the development of integrative computational methods to exploit the data obtained, such hybrid approaches will uncover the molecular architectures, and perhaps even atomic models, of many protein complexes. With these structures in hand, researchers will be poised to use cryo-electron tomography to view protein complexes in action within cells, providing unprecedented insights into protein-interaction networks.     

采用Oracle的Google地图兴趣点抓取和发布的WebGIS系统

通过Google Maps API开发实现对兴趣点的抓取,以Oracle Spatial点对象字段实现存储,借助Oracle Maps开发WebGIS系统,实现Google Maps兴趣点数据快速抓取,并与对应的属性和地图符号在Oracle中一体化存储,最终实现同数据库中已有的矢量和栅格数据的叠加和集成发布.对桂林市漓江流域旅游资源空间数据构建进行应用实践,结果表明:该系统可帮助开发者快速构建集兴趣点位置、属性、显示符号为一体的空间数据库,大大缩短开发周期并有效降低开发成本.     

基于病例对照组的检验差异甲基化基因功能区域的方法

DNA甲基化是一种重要的表观遗传学修饰,能够参与基因表达调控从而影响生理活动.在病例-对照组研究中,利用甲基化水平定位与疾病相关联的基因功能区域,有助于了解甲基化调控基因表达的机制,为后续研究提供疾病关联基因的线索.目前检验甲基化差异区域的方法存在一定不足:一是缺乏定义差异甲基化区域的统一标准;二是检测结果存在横跨多个基因功能区域的现象,难以进行生物学解释.本文基于得分检验(Zscore test)提出了以基因功能区域为单位的检验差异甲基化水平的方法cZST.该方法的特点是依靠位点物理距离和染色体全局信息修正协方差矩阵.模拟研究表明cZST在亚硫酸氢盐测序数据样本量小、读数低、扰动位点多的情形下具有高功效,且优于现有方法.将cZST运用到乳腺导管癌真实数据中,检测出与疾病显著相关的661个基因功能区和81个单位点.基因注释分析说明了cZST方法的有效性,并发现Dbl、Pleckstrin基因家族及Rho调控基因的甲基化与乳腺导管癌紧密相关,为后续研究提供指引.     

川产道地药食资源石榴的保健功能与开发利用

目的:以川产道地药食资源石榴为对象,深入探讨石榴的保健功能与开发利用现状,并提出相关建议和思路.方法:采用文献复习、专利查阅以及数据分析等多种方法,对石榴的药食资源部位、生物活性成分、药效保健功能,以及相关产品的专利及开发利用现状进行了大量分析与总结.结果:石榴活性成分丰富,药理作用广泛,药食保健价值巨大,具有广阔的应用开发前景.结论:深入开展川产道地药食资源会理石榴的精深加工与开发利用,将有助于促进攀西地区特色食药生物资源的开发与产业化发展,促进区域协调持续发展,提高民族区域经济效益.     

A feature ensemble technology to identify molecular mechanisms for distinction between multiple subtypes of lymphoma

Due to complexities and genetic heterogeneities of biological phenotypes, robust computational approaches are desirable to achieve high generalization performance with multiple classifiers, perturbations of the data structures, and biological interpretations. The purpose of this study is to extend our developed ensemble decision approach to distinguish multiple heterogeneous phenotypes and to elucidate the underlying molecular bridges that intertwine the subtypes. Our work identifies the significant molecular mechanisms （disease-relevant genes and functions） that underpin the complex molecular mechanisms for distinction between multiple phenotypes. Feature genes and hierarchical gene cores identified by our method have achieved high accuracy in the classification of multiple phenotypes. The results show that the proposed analysis strategy is feasible and powerful in the classification of biological subtypes and in the explanation of the molecular connections between clinical phenotypes. Biological interpretations with Gene Ontology revealed concerted genetic pathways for some lymphoma subtypes.     

精准医疗中的柔性电子技术

 精准医疗是一种以个人健康大数据为诊疗依据的高度个性化的新型医疗模式,其依靠的数据主要包括基因型数据、表型数据和环境数据,其中表型数据和环境数据的获取需要借助具有动态数据采集能力的移动测量装置。本文简述了精准医疗的一般概念,提出柔性电子技术能够为动态医学监测提供有力的技术保障,并从材料体系、结构设计、集成方式和数据传递方式等方面概述了柔性电子技术,结合了目前柔性电子技术在医学监测领域的研究成果展示了其在精准医疗领域的巨大应用潜力。提出可以从提高系统的供电能力、提高系统的集成度与复杂度以及深入研究化学量检测等方面进一步提升柔性医学监测系统的性能,使其更好地服务于精准医疗模式。     

特征提取在工况监测与故障诊断中的应用

随着信息技术和计算机网络技术、虚拟仪器等在企业的普及和应用，基于网络技术的未来企业全球制造化模式的建立，使日趋大型化、复杂化集成化生产设备的远程工况监视，远程故障诊断成为重要的研究课题。生产现场工况信息的自动检测、数据采集和存储是故障诊断系统的基础和起点，而对检测信息进行加工、变换和特征分析，提取敏感的故障征兆是诊断系统实现故障可靠诊断的关键之一。阐述了机械故障诊断的理论方法及特点，分析了信号的特征分析方法——时域分析方法，频域分析方法，联合时—频分析方法等多种信号处理方法的特征分析特点及其在机械工况监到与故障诊断分析过程中的工程应用。简要介绍了工况监测中特殊的时变性随机机械故障信号的分析与处理方法。     

Computational Approaches for Prioritizing Candidate Disease Genes Based on PPI Networks

With the continuing development and improvement of genome-wide techniques, a great number of candidate genes are discovered. How to identify the most likely disease genes among a large number of candidates becomes a fundamental challenge in human health. A common view is that genes related to a specific or similar disease tend to reside in the same neighbourhood of biomolecular networks. Recently, based on such observations,many methods have been developed to tackle this challenge. In this review, we firstly introduce the concept of disease genes, their properties, and available data for identifying them. Then we review the recent computational approaches for prioritizing candidate disease genes based on Protein-Protein Interaction(PPI) networks and investigate their advantages and disadvantages. Furthermore, some pieces of existing software and network resources are summarized. Finally, we discuss key issues in prioritizing candidate disease genes and point out some future research directions.