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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)的識(shí)別與網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)構(gòu)建
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- miRNA是一種長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的內(nèi)源性非編碼小分子RNA，能夠調(diào)節(jié)細(xì)胞發(fā)育、分化、增殖等多種生物學(xué)過程，其在阿爾茨海默癥的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。本課題旨在提出一種新穎的高通量生物信息學(xué)方法，通過比較阿爾茨海默癥中miRNA調(diào)控的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)和藥物干擾前后的差異表達(dá)基因的相似性，識(shí)別在阿爾茨海默癥相關(guān)的miRNA與生物活性小分子之間的關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并構(gòu)建便捷、全面的網(wǎng)絡(luò)信息查詢平臺(tái)。
- 詳細(xì)介紹：
- 一、研究目的 阿爾茨海默癥（Alzheimer’s Disease，AD），是一種以進(jìn)行性認(rèn)知障礙和記憶力損害為主的中樞神經(jīng)系統(tǒng)退行性疾病，患者喪失生活自理能力，給家庭和社會(huì)帶來沉重負(fù)擔(dān)。然而，由于阿爾茨海默癥發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性，目前關(guān)于它的藥物治療仍然受到組織、細(xì)胞特異性以及藥物耐藥性等問題的困擾。目前，相關(guān)的研究已經(jīng)證實(shí)：miRNA在阿爾茨海默癥的發(fā)生過程中具有至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用。 因此，本研究識(shí)別阿爾茨海默癥中miRNA和小分子之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，為阿爾茨海默癥藥物靶點(diǎn)的確定、候選藥物的篩選以及個(gè)性化給藥提供一條嶄新的途徑。針對(duì)目前研究中缺少高效的計(jì)算方法和分析工具的局限，本課題將致力于發(fā)展一種新穎的生物信息學(xué)方法用以高通量識(shí)別生物活性小分子與miRNA的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并提出一種針對(duì)小分子的網(wǎng)絡(luò)功能分析策略，從而進(jìn)行信息的深度發(fā)掘，預(yù)測(cè)候選藥物。基于大量的生物活性小分子干擾的基因芯片數(shù)據(jù)、阿爾茨海默癥中的差異表達(dá)基因以及miRNA的靶基因信息，通過計(jì)算小分子干擾的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)和阿爾茨海默癥中miRNA調(diào)控的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)之間的相似性，識(shí)別阿爾茨海默癥中小分子與miRNA的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并將實(shí)驗(yàn)所得到的結(jié)果整合成“阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供包括阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA、基因、小分子以及miRNA與基因之間的調(diào)控關(guān)系、miRNA與小分子之間的關(guān)聯(lián)在內(nèi)的信息查詢服務(wù)，并最終預(yù)測(cè)出候選的新型miRNA生物藥物和藥物作用靶點(diǎn)，識(shí)別新的可能具有治療阿爾茨海默癥作用的小分子化合物以及已知藥物新的臨床應(yīng)用。因此，本項(xiàng)目的完成將極大地加快miRNA相關(guān)藥物的研發(fā)，同時(shí)也將對(duì)阿爾茨海默癥患者的個(gè)性化醫(yī)療提供重要的參考和幫助。 二、基本思路及創(chuàng)新點(diǎn)： 首先對(duì)阿爾茨海默癥相關(guān)基因芯片數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理及標(biāo)準(zhǔn)化。然后運(yùn)用合適的Meta分析，從標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中識(shí)別一致差異表達(dá)的基因以及miRNA。整合多個(gè)常用的miRNA靶基因預(yù)測(cè)算法的結(jié)果，獲得可信度較高的miRNA靶基因信息，并確定出阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA的差異表達(dá)靶基因。利用Connectivity Map技術(shù)，計(jì)算每一個(gè)阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA的差異表達(dá)靶基因與所有生物活性小分子干擾前后的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)（即受miRNA調(diào)控的且在阿爾茨海默癥與正常樣本中差異表達(dá)的靶基因）的相似性。依據(jù)計(jì)算得到的相似性來確定出阿爾茨海默癥中小分子與miRNA的關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建阿爾茨海默癥中小分子-miRNA關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并通過功能拓?fù)鋵W(xué)分析確定阿爾茨海默癥新的候選miRNA藥物靶點(diǎn)以及新的藥物靶miRNA。此外，為了更好的將研究成果應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，我們運(yùn)用生物醫(yī)學(xué)軟件工程的開發(fā)技術(shù)，將得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、主要技術(shù)指標(biāo)整合成“阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)。 如果化學(xué)小分子干擾前后的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)（即化學(xué)小分子干擾前后的差異表達(dá)基因）和阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA調(diào)控的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)（即受miRNA調(diào)控的且在阿爾茨 海默癥與正常樣本中差異表達(dá)的靶基因）相似，那么該化學(xué)小分子和該miRNA在阿爾茨海默癥中很可能存在生物學(xué)上的關(guān)聯(lián)。根據(jù)這種思想并基于大量的化學(xué)小分子干擾的基因芯片數(shù)據(jù)、多種阿爾茨海默癥的差異表達(dá)基因以及miRNA的靶基因信息，我們計(jì)算每一個(gè)阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA的差異表達(dá)靶基因與所有化學(xué)小分子干擾前后的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的相似性，從而識(shí)別阿爾茨海默癥中化學(xué)小分子與miRNA的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并構(gòu)建阿爾茨海默癥特異的化學(xué)小分子-miRNA關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。 如實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線圖所示。首先，對(duì)之前獲取的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理及標(biāo)準(zhǔn)化。然后運(yùn)用合適的Meta-analysis，從標(biāo)準(zhǔn)化后的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中識(shí)別差異表達(dá)的基因以及miRNA。再?gòu)亩鄠€(gè)權(quán)威的miRNA靶基因數(shù)據(jù)庫(kù)中整合全面而可靠的miRNA靶基因信息，從中篩選出可靠的差異表達(dá)的miRNA靶基因。最終，通過Connectivity Map技術(shù)，計(jì)算每一個(gè)阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA的差異表達(dá)靶基因與所有化學(xué)小分子干擾前后的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)（即受miRNA調(diào)控的且在阿爾茨海默癥與正常樣本中差異表達(dá)的靶基因）的相似性。依據(jù)計(jì)算得到的相似性來確定出阿爾茨海默癥中小分子與miRNA的關(guān)聯(lián)關(guān)系，構(gòu)建阿爾茨海默癥中化學(xué)小分子-miRNA關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并通過網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋵W(xué)分析確定針對(duì)于阿爾茨海默癥的新的候選miRNA藥物靶點(diǎn)以及新的候選藥物。此外，為了更好的將研究成果應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中，我們運(yùn)用生物醫(yī)學(xué)軟件工程的開發(fā)技術(shù)，將得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、主要技術(shù)指標(biāo)整合成“阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)。 將研究得到的實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、主要技術(shù)指標(biāo)整合成“阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)。為治療阿爾茨海默癥的藥物研發(fā)人員提供了一個(gè)界面友好、操作簡(jiǎn)便的網(wǎng)絡(luò)信息查詢工具。 我們使用JSP（Java Server Pages）技術(shù)開發(fā)網(wǎng)絡(luò)信息查詢平臺(tái)，JSP技術(shù)是目前Web開發(fā)技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)之一，具備了Java語言所有的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)擁有強(qiáng)大的服務(wù)器端動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)技術(shù)功能。與此同時(shí)，為了編寫和調(diào)試JSP程序，還需要建立一個(gè)適合于JSP的運(yùn)行和開發(fā)環(huán)境。我們選用的是Tomcat和MySQL的開發(fā)環(huán)境組合，其中Tomcat是適用于遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)的免費(fèi)的Web應(yīng)用服務(wù)器，而MySQL則是對(duì)系統(tǒng)的要求很低的免費(fèi)的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，Tomcat和MySQL的組合是JSP運(yùn)行的最佳環(huán)境。并且，為了滿足用戶的需要，我們還添加了可視化的功能，運(yùn)用JGraph技術(shù)及Graphviz的技術(shù)，用戶可以將搜索得到的結(jié)果生成圖像展示出來。 該平臺(tái)由五大功能模塊構(gòu)成，包括：首頁(yè)，信息查詢，數(shù)據(jù)下載，方法介紹以及幫助。平臺(tái)的組織結(jié)構(gòu)如圖2所示，其中信息查詢模塊提供了包括阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA、基因、小分子藥物的基本信息，相互關(guān)聯(lián)信息在內(nèi)的信息查詢服務(wù)；而數(shù)據(jù)下載模塊則將實(shí)驗(yàn)結(jié)果、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)、主要技術(shù)指標(biāo)集合到數(shù)據(jù)庫(kù)之中，支持本地化操作，滿足用戶的下載需求；方法介紹模塊則將本研究的具體方法、主要技術(shù)指標(biāo)、相關(guān)生物信息網(wǎng)站的鏈接詳細(xì)地羅列出來，供相關(guān)的研究人員使用。用戶可以對(duì)我們所提出的方法稍加改動(dòng)，運(yùn)用到其他復(fù)雜疾病的研究當(dāng)中。 三、作品的創(chuàng)新點(diǎn)： 1.利用Meta分析整合多套阿爾茨海默癥相關(guān)的基因芯片數(shù)據(jù)，識(shí)別阿爾茨海默癥相關(guān)的一致差異表達(dá)基因。 2.整合多個(gè)miRNA靶基因預(yù)測(cè)算法的結(jié)果，獲得可信度較高的miRNA靶基因信息。 3.提出一種新穎的高通量生物信息學(xué)算法，識(shí)別阿爾茨海默癥中miRNA與小分子之間的生物學(xué)關(guān)聯(lián)。 4.構(gòu)建全面的、用戶友好的“阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)”網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)。 四、作品的科學(xué)性、先進(jìn)性和實(shí)用性 1.科學(xué)性： 如果生物活性小分子干擾前后的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)（即小分子干擾前后的差異表達(dá)基因）和阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA調(diào)控的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)（即受miRNA調(diào)控的且在阿爾茨海默癥與正常樣本中差異表達(dá)的靶基因）相似，那么該小分子和該miRNA在阿爾茨海默癥中很可能存在生物學(xué)上的關(guān)聯(lián)。根據(jù)這種思想并基于大量的生物活性小分子干擾的基因芯片數(shù)據(jù)、多種阿爾茨海默癥的差異表達(dá)基因以及miRNA的靶基因信息，本研究計(jì)算每一個(gè)阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA的差異表達(dá)靶基因與所有小分子干擾前后的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的相似性，從而識(shí)別阿爾茨海默癥中小分子與miRNA的關(guān)聯(lián)關(guān)系。為了使獲得的與阿爾茨海默癥相關(guān)的差異表達(dá)的miRNA和基因具有較高的可靠性，我們運(yùn)用Meta分析處理從GEO數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索得到的高通量的數(shù)據(jù)。其中Meta分析是一種有效的，可以整合多套基因表達(dá)數(shù)據(jù)集信息的，篩選差異表達(dá)基因的方法。同時(shí)，為了識(shí)別可靠的miRNA靶基因，我們整合了七個(gè)國(guó)際上權(quán)威的miRNA靶基因數(shù)據(jù)庫(kù)所提供的miRNA靶基因信息，以提高實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性。而對(duì)于利用Connectivity Map尋找基因、疾病與生物活性小分子之間的關(guān)系的方法已經(jīng)得到充分的驗(yàn)證，因此我們將使用類似的模式去尋求miRNA和小分子之間的關(guān)系，并搭建一個(gè)“阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)”信息查詢平臺(tái)是有充足的理論和實(shí)踐依據(jù)。 2.先進(jìn)性： 基于miRNA與生物活性小分子的作用特點(diǎn)，識(shí)別阿爾茨海默癥中miRNA與小分子之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，對(duì)進(jìn)行分子藥物設(shè)計(jì)具有非常廣泛的應(yīng)用前景。然而miRNA與生物活性小分子的關(guān)聯(lián)研究才剛剛起步，僅處于個(gè)例研究的初級(jí)階段，盡管已有人提出了基于分子結(jié)構(gòu)的方法將有助于大規(guī)模識(shí)別小分子對(duì)miRNA的靶向關(guān)系。然而，這種方法需要預(yù)先知道小分子和miRNA的分子結(jié)構(gòu)，盡管已經(jīng)有一些模型和工具能夠預(yù)測(cè)某些miRNA前體的結(jié)構(gòu)，但全基因組范圍miRNA的3D結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)仍是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。面對(duì)成千上萬的小分子化合物與上千個(gè)miRNA之間形成的巨大的組合關(guān)系，低通量的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)逐一驗(yàn)證幾乎是不可能完成的任務(wù)，因此，本研究開發(fā)的大規(guī)模識(shí)別化學(xué)小分子與miRNA關(guān)聯(lián)的生物信息學(xué)算法和分析工具在此領(lǐng)域的研究屬于開創(chuàng)性的。此外，“阿爾茨海默癥相關(guān)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)”信息查詢平臺(tái)的構(gòu)建，為揭示miRNA、生物活性小分子、阿爾茨海默癥之間的聯(lián)系，具有十分重要的意義，提供了重要的參考與幫助。 3.實(shí)用性： 1)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)的識(shí)別將為治療阿爾茨海默癥藥物新靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)提供嶄新的思路。 2)網(wǎng)絡(luò)信息查詢平臺(tái)的建立則能夠?yàn)榘柎暮ＤY致病機(jī)理的研究提供重要的參考和幫助。 3)經(jīng)過簡(jiǎn)單的改造，該方法還能夠很容易擴(kuò)展到其他復(fù)雜疾病的研究當(dāng)中。 4)由于本研究完全基于高通量的數(shù)據(jù)，所以其結(jié)果能為藥物研發(fā)企業(yè)和相關(guān)領(lǐng)域的科研機(jī)構(gòu)節(jié)省大量的時(shí)間和資金。 五、作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)性說明及市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)。 1.技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)： 運(yùn)用Meta分析處理高通量基因表達(dá)數(shù)據(jù)，獲得與阿爾茨海默癥相關(guān)的差異表達(dá)的miRNA和基因，這樣篩選出來的miRNA和基因具有較高的可靠性。另外，利用Connectivity Map，我們可以識(shí)別到生物活性小分子、基因、阿爾茨海默癥這三者之間的聯(lián)系，更重要的是我們把這種關(guān)系模式應(yīng)用到了我們開發(fā)的技術(shù)平臺(tái)上，而且搭建平臺(tái)這一流程涉及到的技術(shù)可行性強(qiáng)。這個(gè)平臺(tái)解決了當(dāng)前阿爾茨海默癥治療藥物與miRNA研究的瓶頸，進(jìn)而推動(dòng)了關(guān)于治療阿爾茨海默癥的新藥物的研發(fā)，同時(shí)也為阿爾茨海默癥的臨床治療提供了理論依據(jù)。 2.作品使用范圍及推廣前景： 本研究主要面向治療阿爾茨海默癥藥物研發(fā)企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)以及阿爾茨海默癥發(fā)病機(jī)理研究的科研工作人員。miRNA與小分子關(guān)聯(lián)的識(shí)別將為藥物新靶點(diǎn)的發(fā)現(xiàn)提供嶄新的思路；網(wǎng)絡(luò)信息查詢平臺(tái)的建立則能夠?yàn)榘柎暮ＤY致病機(jī)理的研究提供重要的參考和幫助。此外，經(jīng)過簡(jiǎn)單的改造，該方法還能夠很容易擴(kuò)展到其他復(fù)雜疾病的研究當(dāng)中。最后，由于該研究完全基于高通量的數(shù)據(jù)，所以其結(jié)果能為藥物研發(fā)企業(yè)和相關(guān)領(lǐng)域的科研機(jī)構(gòu)節(jié)省大量的時(shí)間和資金，進(jìn)而推動(dòng)治療阿爾茨海默癥的新藥物的研發(fā)，同時(shí)也為阿爾茨海默癥的臨床治療提供了強(qiáng)有力的理論依據(jù)。
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 一、研究目的 發(fā)展一種新穎的生物信息學(xué)方法用以高通量地識(shí)別生物活性小分子與miRNA的關(guān)聯(lián)關(guān)系，并構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)。 二、研究思路 如果小分子干擾前后的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)和阿爾茨海默癥（AD）相關(guān)miRNA調(diào)控的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)相似，那么該小分子和該miRNA在AD中很可能存在生物學(xué)上的關(guān)聯(lián)。根據(jù)這種思想計(jì)算每一個(gè)AD相關(guān)miRNA的差異表達(dá)靶基因與所有小分子干擾前后的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)的相似性，從而識(shí)別小分子與miRNA的關(guān)聯(lián)關(guān)系。 三、創(chuàng)新點(diǎn) miRNA與小分子的關(guān)聯(lián)研究才剛剛起步，缺乏高通量的識(shí)別方法，僅處于個(gè)例研究階段，本研究提出一種新穎的高通量生物信息學(xué)算法，識(shí)別AD中miRNA與小分子之間的生物學(xué)關(guān)聯(lián)并構(gòu)建相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，屬創(chuàng)新研究。 四、技術(shù)關(guān)鍵 1.獲得與AD相關(guān)的miRNA和基因的表達(dá)譜數(shù)據(jù)集并運(yùn)用Meta分析識(shí)別一致差異表達(dá)的miRNA及基因。 2.運(yùn)用Connectivity Map技術(shù)識(shí)別miRNA和小分子之間的關(guān)聯(lián)。 3.構(gòu)建miRNA-小分子關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能拓?fù)鋵W(xué)研究，并分別從miRNA家族、靶基因、功能、小分子結(jié)構(gòu)、藥物靶點(diǎn)和藥物互作等角度分析。 4.構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)。 五、主要技術(shù)指標(biāo) 1.基因一致差異表達(dá)顯著性程度。 2.利用Connectivity Map評(píng)價(jià)miRNA與小分子關(guān)聯(lián)強(qiáng)度。 3.miRNA功能一致性、家族一致性、靶基因一致性以及藥物靶點(diǎn)一致性、藥物結(jié)構(gòu)相似性和藥物互作的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 1.運(yùn)用Meta分析，從與AD相關(guān)的miRNA和基因的表達(dá)譜數(shù)據(jù)集中識(shí)別一致差異表達(dá)的miRNA及基因。該方法可以綜合多套數(shù)據(jù)集的信息，獲得的結(jié)果更加全面可靠。 2.目前miRNA靶基因的預(yù)測(cè)存在高假陽性的問題，為提高算法的準(zhǔn)確性，本研究整合多個(gè)miRNA靶基因預(yù)測(cè)算法的結(jié)果，獲得可信度較高的miRNA靶基因信息。 3.運(yùn)用Connectivity Map技術(shù)識(shí)別miRNA和小分子之間的關(guān)聯(lián)，構(gòu)建miRNA-小分子關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行功能拓?fù)鋵W(xué)研究，并分別從miRNA家族、靶基因、功能、小分子結(jié)構(gòu)、藥物靶點(diǎn)和藥物互作等角度分析。所使用的方法不僅具有高通量特性，并且通過多角度、全面的分析,保證結(jié)果的可靠性。 4.構(gòu)建全面高效，用戶友好的網(wǎng)絡(luò)信息平臺(tái)，為阿爾茨海默癥相關(guān)研究人員提供在線查詢服務(wù)，有助于阿爾茨海默癥新藥的研發(fā)以及致病機(jī)理的研究。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 曾獲獎(jiǎng)項(xiàng)：我校春蕾計(jì)劃課外科技學(xué)術(shù)作品大賽特等獎(jiǎng)
作品所處階段
- 實(shí)驗(yàn)室階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 技術(shù)入股，共同合作。
作品可展示的形式
- 圖片展示，現(xiàn)場(chǎng)演示。
使用說明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)： miRNA具有成為新型生物藥物和小分子藥物靶點(diǎn)的潛力，然而，目前缺乏有效的高通量識(shí)別miRNA與小分子藥物關(guān)聯(lián)的方法。本課題以阿爾茨海默癥（AD）為研究對(duì)象，通過整合大量AD相關(guān)基因芯片數(shù)據(jù)和miRNA芯片數(shù)據(jù)以及生物活性小分子干擾的基因芯片數(shù)據(jù)，計(jì)算AD相關(guān)的miRNA所調(diào)控的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)與小分子干擾的轉(zhuǎn)錄反應(yīng)之間的相似性，快速、準(zhǔn)確地識(shí)別AD相關(guān)miRNA與小分子潛在的功能關(guān)聯(lián)。此外，本課題還構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)查詢平臺(tái)，方便生物學(xué)家以及臨床醫(yī)生獲取AD相關(guān)的miRNA、基因、miRNA與生物活性小分子間的關(guān)聯(lián)等信息。該課題為AD新型候選藥物的研發(fā)、藥物靶點(diǎn)的識(shí)別以及藥物重置提供了重要的參考和幫助。 作品使用范圍及推廣前景： 該研究成果可以直接應(yīng)用到阿爾茨海默癥藥物研發(fā)以及發(fā)病機(jī)理研究等領(lǐng)域。此外，經(jīng)過簡(jiǎn)單的改造，該方法還能夠很容易地?cái)U(kuò)展到其它復(fù)雜疾病的相關(guān)研究當(dāng)中。
同類課題研究水平概述
- microRNA（miRNA）是一種長(zhǎng)約22個(gè)核苷酸的單鏈小分子RNA ，它是一種重要的細(xì)胞調(diào)控因子,廣泛參與細(xì)胞發(fā)育、分化、凋亡等生物學(xué)過程。實(shí)驗(yàn)表明，miRNA在阿爾茨海默癥（AD）的發(fā)生過程中具有至關(guān)重要的調(diào)節(jié)作用，而大量的研究表明：由于miRNA的調(diào)控不會(huì)引起靶基因表達(dá)的完全抑制，相對(duì)于其它的調(diào)控子，它對(duì)基因的調(diào)控更接近正常生理?xiàng)l件下的自然調(diào)節(jié)作用，同時(shí)，miRNA的表達(dá)還具有細(xì)胞、組織以及發(fā)育階段的特異性，針對(duì)它們的干擾能夠控制在一定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)，而不影響全身的系統(tǒng)功能，而miRNA莖環(huán)和凸環(huán)結(jié)構(gòu)的存在能夠改變分子表面的負(fù)電荷分布，可以成為化學(xué)小分子的功能作用位點(diǎn)，因此，miRNA是一種潛在的且具有很大吸引力的天然生物藥物和優(yōu)良的藥物靶點(diǎn)。而RNA抑制技術(shù)的發(fā)展則為開發(fā)miRNA功能創(chuàng)造了實(shí)驗(yàn)方面的條件，從而使得基于miRNA的藥物研發(fā)成為可能。 目前，已經(jīng)有一些工作通過生物學(xué)實(shí)驗(yàn)來研究生物活性小分子與miRNA的相互作用：一方面，小分子能夠通過靶向miRNA來影響miRNA的表達(dá)，而且，miRNA生物合成過程中的關(guān)鍵酶及其輔助因子也可能是藥物作用的靶點(diǎn)。另一方面，在高通量的計(jì)算分析和生物學(xué)實(shí)驗(yàn)中都發(fā)現(xiàn)：miRNA表達(dá)的改變也能影響小分子藥物在AD治療中的敏感性。此外，Bertino等人則進(jìn)一步提出了“miRNA藥物基因組學(xué)”的概念，指出通過分析miRNA及其靶基因的突變所引起的藥物反應(yīng)，研究人員可以識(shí)別某些特定的miRNA并用以指導(dǎo)病人的個(gè)性化給藥。 基于miRNA與小分子的作用特點(diǎn)，識(shí)別AD中miRNA與小分子之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系，對(duì)進(jìn)行分子藥物設(shè)計(jì)具有非常廣泛的應(yīng)用前景。然而miRNA與小分子的關(guān)聯(lián)研究才剛剛起步，僅處于個(gè)例研究的初級(jí)階段，最近，Calin等人提出基于分子結(jié)構(gòu)的方法將有助于大規(guī)模識(shí)別小分子對(duì)miRNA的靶向關(guān)系，如分子對(duì)接的方法。然而，這種方法需要預(yù)先知道小分子和miRNA的分子結(jié)構(gòu)，盡管已經(jīng)有一些模型和工具能夠預(yù)測(cè)某些miRNA前體的結(jié)構(gòu)，但全基因組范圍miRNA的3D結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)仍是一個(gè)很大的挑戰(zhàn)。面對(duì)成千上萬的小分子與上千個(gè)miRNA之間形成的巨大的組合關(guān)系，低通量的生物學(xué)實(shí)驗(yàn)逐一驗(yàn)證幾乎是不可能完成的任務(wù)，因此，迫切需要開發(fā)大規(guī)模識(shí)別生物活性小分子與miRNA關(guān)聯(lián)的生物信息學(xué)算法和分析工具。
