整合人类代谢网络和基因组信息的缺血性心肌病生物标志物识别及机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61702141
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    28.0万
  • 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:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

The effective identification of biomarkers for ischemic cardiomyopathy (ICM), taking fully account of the interaction between genetic and metabolic factors in its process, is of great significance for the elucidation of ICM molecular mechanism. Based on previous researches of our research group, an innovative idea was proposed in this project. We aimed to identify ICM biomarkers and reveal the pathogenesis by integrating human metabolic networks and genomic information out of the theory of systems biology and methods of bioinformatics. By investigating the genome-wide sequencing data of ICM and normal samples, disease risk values of mRNA, miRNAs and lncRNA were evaluated. Their expression similarities were assessed. Regulatory relationships that were significantly changed in ICM status were screened out. The above information was further integrated into the global human metabolic network to construct the ICM related heterogeneous network. A novel random walk-based biomarker identification algorithm was developed to identify ICM biomarkers, i.e. ICM related mRNAs, miRNAs and lncRNAs. Effectiveness of the algorithm was also evaluated. The ICM pathogenesis analysis platform was built after the screening of significant ICM-related risk metabolic pathways. We hope the study of this project could not only contribute to add missing relevant information to current public databases, but also provide a new perspective for the pathogenesis elucidation of other metabolism-related complex diseases.
充分考虑遗传和代谢因素在缺血性心肌病(ICM)发病过程中的交互作用,有效识别ICM生物标志物,对阐明ICM的分子机制具有重要意义。本项目在前期研究的基础上,提出了基于系统生物学理论和生物信息学方法,整合人类代谢网络和基因组信息,实现ICM生物标志物识别和发病机制揭示的创新思路。通过分析ICM和正常样本的全基因组测序数据,评估mRNA、miRNA和lncRNA的疾病风险,度量其表达相似性,筛选出ICM状态下显著改变的调控关系;将以上信息整合到全局人类代谢网络,构建出ICM相关异质网络;开发新的建立于随机行走算法基础上的生物标志物识别算法,识别出ICM相关的mRNA、miRNA和lncRNA等生物标志物并评估算法的有效性;通过风险代谢通路筛选,构建出ICM发病机制分析平台。期望本项目的研究不仅有助于补充当前公共数据库中缺少的相关信息,还为其他代谢相关复杂疾病发病机制的阐明提供新的视角。

结项摘要

缺血性心肌病(ICM)是一种常见的致人死亡的心脏疾病,而现有数据库中未存储ICM的有效生物标志物,不利于对该疾病机制的深入研究及诊断和治疗的需要。本项目致力于从系统生物学的角度,利用生物信息学方法,整合基因组和代谢等多组学信息,针对ICM生物标志物识别问题开展研究。首先从ICM高通量测序数据获得mRNA、miRNA和lncRNA间的调控关系,开发差异共表达分析方法,构建了显著差异表达内源竞争RNA三元组,并基于功能信息,识别了能够有效区分ICM患者和正常样本的mRNA和lncRNA作为生物标志物,根据以上结果构建了ICM生物标志物平台。进一步整合心肌病表达、代谢或蛋白质互作数据,建立心肌病相关网络,开发了基于网络的新的生物标志物识别算法,有效挖掘出心肌病的生物标志物及风险模块,并进行了功能分析、文献证实及其他数据的验证。此外,本项目还对心血管疾病、乳腺癌等其他慢性复杂疾病进行了扩展性研究,基于疾病风险功能单核苷酸多态性(SNP)和疾病相关网络,利用生物信息学相关方法设计新算法,成功地识别出复杂疾病的易感基因和风险模块,为这些疾病分子机制的探究提供了新的视角。.三年来,在本项目基金的支持下,本项目按照研究计划,针对关键学术问题,围绕整体研究目标,顺利开展,取得了较好的研究成果。共发表论文9篇,其中SCI收录论文8篇,核心期刊论文1篇;培养硕士研究生4人。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Candidate gene prioritization for non-communicable diseases based on functional information: Case studies.
基于功能信息的非传染性疾病候选基因优先排序:案例研究。
  • DOI:
    10.1016/j.jbi.2019.103155
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Journal of Biomedical Informatics
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Li Wan;Zhang Yihua;He Yuehan;Wang Yahui;Guo Shanshan;Zhao Xilei;Feng Yuyan;Song Zhaona;Zou Yuqing;He Weiming;Chen Lina
  • 通讯作者:
    Chen Lina
Identification of breast cancer risk modules via an integrated strategy
通过综合策略识别乳腺癌风险模块。
  • DOI:
    10.18632/aging.102546
  • 发表时间:
    2019-12-31
  • 期刊:
    AGING-US
  • 影响因子:
    5.2
  • 作者:
    Li,Wan;Deng,Gui;Chen,Lina
  • 通讯作者:
    Chen,Lina
Integration of SNP Disease Association, eQTL, and Enrichment Analyses to Identify Risk SNPs and Susceptibility Genes in Chronic Obstructive Pulmonary Disease.
整合 SNP 疾病关联、eQTL 和富集分析来识别慢性阻塞性肺疾病的风险 SNP 和易感基因
  • DOI:
    10.1155/2020/3854196
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    BioMed research international
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liu Y;Huang K;Wang Y;Hu E;Wei B;Song Z;Zou Y;Ge L;Chen L;Li W
  • 通讯作者:
    Li W
The Pathogenesis of Atherosclerosis Based on Human Signaling Networks and Stem Cell Expression Data.
基于人类信号网络和干细胞表达数据的动脉粥样硬化发病机制。
  • DOI:
    10.7150/ijbs.27896
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International journal of biological sciences
  • 影响因子:
    9.2
  • 作者:
    Li W;Huang H;Li L;Wang L;Li Y;Wang Y;Guo S;Li L;Wang D;He Y;Chen L
  • 通讯作者:
    Chen L
Identification of susceptible genes for complex chronic diseases based on disease risk functional SNPs and interaction networks.
基于疾病风险功能SNP和相互作用网络识别复杂慢性疾病的易感基因。
  • DOI:
    10.1016/j.jbi.2017.09.006
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Journal of Biomedical Informatics
  • 影响因子:
    4.5
  • 作者:
    Li Wan;Zhu Lina;Huang Hao;He Yuehan;Lv Junjie;Li Weimin;Chen Lina;He Weiming
  • 通讯作者:
    He Weiming

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其他文献

中国城市规模分布的形态和演化与城市增长模式——基于Zipf定律与Gibrat定律的分析
  • DOI:
    10.18306/dlkxjz.2022.03.001
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    孙斌栋;王言言;张志强;李琬
  • 通讯作者:
    李琬
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  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    地理科学
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  • 作者:
    李琬;孙斌栋;刘倩倩;张婷麟
  • 通讯作者:
    张婷麟
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    10.1016/j.landurbplan.2019.103667
  • 发表时间:
    2019-12
  • 期刊:
    Landscape and Urban Planning
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    孙斌栋;李琬;张志强;张婷麟
  • 通讯作者:
    张婷麟
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  • 发表时间:
    2017
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    孟宪伟
基于人类信号网络和表达谱数据挖掘动脉粥样硬化相关模块
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
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  • 影响因子:
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  • 作者:
    侯敏;冯陈晨;李琬;陈丽娜
  • 通讯作者:
    陈丽娜

其他文献

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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

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          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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