机器学习方法应用于化学物质毒性测试研究进展

随着高通量技术的发展和海量毒理学数据的涌现,毒理学研究步入大数据时代。如何高效整合现有的毒理学数据、阐明化学物质毒作用规律并利用规律提示新信息,实现新化学物质毒性高效预测,是毒理学研究的前沿问题之一。鉴于传统化学物质毒性测试方法高成本、低通量且难以揭示机制信息,迫切需求高通量预测模型。机器学习方法已应用于毒性测试,如监督学习模型、无监督学习模型、深度学习模型、强化学习模型和迁移学习模型,其常用的化学物质特征数据主要包括化学物质结构数据、文本数据、毒理基因组数据和图像数据。将机器学习应用于毒性测试的研究潜力巨大,且取得一定进展,但目前研究主要集中于数据处理和模型开发,尚未形成应用度广、共识性强的方法。此外,机器学习模型的预测精度不仅取决于算法,亦受到数据质量的影响,算法与数据质量的相互促进发展亦是一大挑战。总之,毒理学领域的数据处理和模型构建需要跨学科的合作和技术创新,随毒理学数据库的日趋完善,各种模型算法的不断优化,基于机器学习模型开展新化学物质毒性预测将日益高效、准确,对保障人类健康和环境安全起到重要作用。

酿酒酵母转座标签插入突变体263-H9中高盐胁迫基因的确定

突变体263-H9是利用mTn3转座标签对酿酒酵母(Saccharomycescerevisiae)W303-1A诱变、筛选得到的。该突变体表现出对多种逆境胁迫(1.5mol/L山梨醇高渗透压胁迫、0.65mol/LNaCl高盐胁迫和15℃低温胁迫)敏感的表型特征,而且与其他突变体不同其转座标签的插入位点是GIP2和YER053C-A的基因间隔区域。本文通过基因敲除、基因组文库功能互补等多种分子生物学和遗传学方法,确定了突变体263-H9的敏感表型不是由于转座标签的插入直接引起的,而是盐胁迫反应信号传导途经中重要的基因PBS2发生部分缺失,造成该基因不能正常表达,而导致的表型变化。

转座子标签及其在酿酒酵母基因功能研究中的应用

转座子标签 (transposontagging)技术是研究功能基因的有效的工具之一。介绍了几种在酿酒酵母 (Saccharomycescerevisiae)基因功能研究中应用的转座子标签 :mTn3标签、mini Mu噬菌体标签和Ty转座子标签 ,阐述了转座子标签的构建原理、应用策略和转座子标签插入位点的鉴定方法。

INO1基因在粟酒裂殖酵母中的表达及对蔗糖酶分泌和磷脂合成的影响

分别用含有INO1基因的两个质粒pADH -INO和pSPIN - 2 2对天然肌醇营养缺陷型的粟酒裂殖酵母 (Schizosaccharomycespombe)进行转化 ,得到的转化子分别命名为Sch .P94 4和Sch .P10 2 5 .通过对Sch .P94 4和Sch .P10 2 5的研究 ,发现两个质粒均能在粟酒裂殖酵母中自主复制并使其变成肌醇原养型 ,但肌醇分泌的速度和数量Sch .P94 4均高于Sch .P10 2 5 .用该两菌株研究肌醇合成与细胞生长及可分泌蔗糖酶比活的关系 ,结果显示 :细胞的生长与肌醇的合成紧密相关 ;而蔗糖酶的比活 ,当葡萄糖含量小于 1%时 ,菌株Sch .P94 4的蔗糖酶分泌是解葡萄糖阻遏的 ,而Sch .P10 2 5在实验范围内 ,蔗糖酶的比活都受到葡萄糖的阻遏作用 .对Sch .P94 4和Sch .P10 2 5膜磷脂的组成进行分析比较发现 ,膜磷脂中磷脂酰肌醇 (PI)的含量Sch .P94 4比Sch .P10 2 5高 ,而磷脂酰丝氨酸(PS)的含量Sch .P94 4比Sch .P10 2 5低 .这意味着肌醇通过磷脂酰肌醇参与了蔗糖酶分泌的解阻遏作用 .

酿酒酵母促分裂原蛋白激酶Hog1p介导的渗透胁迫反应调控机制

高渗透性甘油促分裂原激酶信号转导途径(high osmolarity glycerol mitogen activated protein kinase signaling transduction pathway,HOG-MAPK)是调控酿酒酵母对外界高渗透压胁迫环境应答的主要途径,促分裂原蛋白激酶Hog1p(MAPK Hog1p)是其中的关键性作用因子.在高渗透压刺激时,MAPK Hog1p接受信号被特异性激活并进入核内,调控相关胁迫应答基因的表达,并介导该时期细胞周期的阻滞,从而增强细胞对外界不利环境的适应能力.对胁迫条件下酿酒酵母中MAPKHog1p作用机制的进一步研究,有利于更深入地了解哺乳动物体内逆境激发促分裂原蛋白激酶途径的功能和调控机制.

基于全基因组关联的中国常见肿瘤遗传病因学研究

肿瘤是基因-环境交互作用引起的复杂性疾病.在同样的环境暴露下,不同遗传背景的个体发生肿瘤的风险有很大差异.研究肿瘤相关遗传因素对理解肿瘤发生发展乃至诊断治疗都有重要意义.近年来发展的全基因组关联研究(genome-wide association study,GWAS)可在全基因组范围内发现与复杂疾病或表型关联的遗传因素,为复杂疾病遗传学研究提供了强有力的手段.欧美研究者运用全基因组关联研究的方法,对各种常见肿瘤进行了研究,获得了重要成果.2010年以来,中国科学家在国际核心期刊发表了一系列高水平的肿瘤全基因组关联研究成果,在中国常见肿瘤的遗传病因学研究方面取得了重要进展.

染色质构象捕获及其衍生技术

染色质的构象在基因表达调节方面起重要作用.介绍了染色质构象捕获、环状染色质构象捕获、3C碳拷贝、ChIP-loop、ChIA-PET和Hi-C等技术的基本原理及发展历程,对影响实验结果准确性的主要因素进行了分析.目的是为在三维层面研究基因的表达调控介绍新的研究手段,为功能研究提供新思路,也为相关技术的应用提供理论参考.

新形势下公共卫生人才专业认同感教育策略探索

分析当前预防医学本科生专业认同感低的主要原因,并从专业认知体系构建、专业情感教育干预、基于"大健康观"专业能力的培养3个方面,探讨提升专业认同感的教育策略,以期为预防医学教学改革和高素质公共卫生人才培养提供参考。

Bax功能性多态与肺癌发病风险的相关性研究

目的 分析Bax基因G（-248）A多态的生物学功能,探讨其与中国人群肺癌发病风险的关系.方法 Bax基因G（-248）A的生物学功能通过报告基因实验验证.采用病例-对照研究设计,以聚合酶链扩增产物限制性片段长度多态性（PCR-RFLP）方法,分析989例肺癌患者和990名正常对照者的Bax基因G（-248）A多态基因分型,分析该多态与肺癌发病风险的关系.结果 在A549、GLC82、EC9706和KYSE150细胞中,p-Bax-A的表达水平分别为2.082±0.131、2.265 4±0.168、2.029±0.068和0.617±0.033,p-Bax-G的表达水平分别为1.245±0.076、1.294±0.068、1.366±0.043和0.390±0.023,Bax基因-248A等位基因的转录活性明显高于G等位基因（均P〈0.01）,且显著降低了肺癌的发病风险（OR=0.68,95% CI为0.48～0.90）.在轻度吸烟者中,G（-248）A多态与吸烟存在协同作用.结论 Bax基因G（-248）A多态是影响Bax表达的功能性多态,是影响肺癌易感性的遗传因素,与肺癌发病风险相关.

中国人群遗传变异与常见肿瘤的关联性

在全球范围内恶性肿瘤都是危害人类生命健康的严重疾病。在过去的20年中，中国的一些常见恶性肿瘤发病率及死亡率一直呈上升趋势。在一些大中城市，恶性肿瘤已跃居人口死亡原因的首位；而农村恶性肿瘤死亡率的上升速度要明显高于城市。控制恶性肿瘤、降低发病率的关键在于有效预防，

细胞周期素D1基因A870G多态与直肠癌术后同步放化疗急性毒副反应的关系

目的探讨细胞周期素D1（CCNDl）基因单核苷酸多态A870G与直肠癌术后同步放化疗急性毒副反应的关系。方法收集Ⅱ～Ⅲ期直肠癌术后患者400例，进行前瞻性临床随机分组研究，其中228例患者接受卡培他滨单药同步放化疗单药组，172例患者接受卡培他滨＋奥沙利铂双药同步放化疗双药组。急性毒副反应按照CTCAEv3．0标准进行分级。采用聚合酶链反应和限制性片段长度多态方法，分析直肠癌患者CCNDl基因遗传多态。采用Logistic回归模型分析各基因型患者发生毒副反应的风险。结果400例患者中，136例患者发生重度急性毒副反应，GG、GA和AA基因型的频率分布分别为16．9％、50．7％和32．4％；在264例未发生重度急性毒副反应的患者中，GG、GA和AA基因型的频率分布分别为24．6％、48．1％和27．3％。109例重度腹泻患者中，GG、GA和AA基因型的频率分布为15．6％、47．7％和36．7％；291例未发生重度腹泻患者中，GG、GA和AA基因璎的概率分布分别为24．4％、49．5％和26．1％。多因素分析结果表明，AA基[天J型患者发生重度腹泻的风险是GG或GA基因型患者的1．66倍（95％CI为1．03～2．67，P=0．038）。在双药组中，AA基因型患者发生重度腹泻的风险是GG或GA基因型患者的2．34倍（95％CI为1．16～4．76，P=0．018）；而在单药组中，CCNDl基因A870G多态与重度腹泻的发生无关。结论CCNDlA870G多态可能是预测直肠癌术后卡培他滨＋奥沙利铂同步放化疗急性毒副反应的遗传标志。

空气颗粒物致心肺损害的基础研究

中国工业化和城镇化的不协调发展对生态环境造成了巨大压力，并威胁着国民的健康。据报道，我国每年因室外空气污染所致的过早死亡人数约35~50万例[1]，而颗粒物是我国城市大气首要污染物，其污染水平已远超全球平均水平。据WHO估计，全球每年有240万人的过早死归因于室内外空气颗粒物的暴露，其中65%的过早死亡者分布在中国以及其他颗粒物污染较重的亚洲国家和地区[2]。

DNA修复基因RAD52遗传变异与小细胞肺癌铂类药物化疗疗效的关系

目的 探讨DNA双链断裂修复基因RAD52遗传变异与小细胞肺癌（SCLC）患者铂类药物化疗疗效及预后的关系。方法 采用Sequenom MassARRAY平台检测939例接受铂类药物化疗SCLC患者RAD52基因9个标签单核苷酸多态（htSNP）位点的基因型，分析其与患者化疗疗效和总生存时间的关系。采用Logistic回归分析和Cox比例风险模型分析影响SCLC患者疗效和预后的独立因素。结果 939例患者中，采用EP方案（足叶乙甙＋顺铂）化疗483例（51.4%），采用CE方案（卡铂＋足叶乙甙）化疗456例（48.6%），其中有效682例，无效257例，有效率为72.6%。全组患者死亡594例，生存200例，中位生存时间为25个月。位于RAD52基因5＇近基因区rs10774474位点与铂类药物化疗疗效有关（P〈0.05），与携带TT基因型患者比较，携带TA或AA基因型的患者化疗有效率降低（P＝0.004）。卡氏体力状态（KPS）评分〉80分患者的化疗有效率高于KPS评分≤80分患者（P＝0.001）。广泛期患者的化疗有效率低于局限期患者（P〈0.001）。9个htSNP与患者铂类药物化疗后的预后均无关（均P〉0.05）。年龄≤56岁、KPS评分〉80分、局限期、化疗有效和放射治疗可延长患者的总生存时间（均P〈0.05）。结论 DNA修复基因RAD52遗传变异位点rs10774474为影响SCLC患者铂类药物化疗疗效的独立因素，可能成为预测SCLC患者铂类药物化疗疗效的遗传标志和SCLC个体化治疗的重要标志物。

谷胱甘肽合成酶基因遗传变异与小细胞肺癌患者铂类药物化疗疗效及预后的关系

目的：探讨谷胱甘肽合成酶（ GSS）基因遗传变异与小细胞肺癌（ SCLC）患者铂类药物化疗疗效及预后的关系。方法采用Sequenom MassARRAY平台检测903例接受铂类药物化疗的SCLC患者GSS基因4个标签单核苷酸多态位点（ htSNP ）的基因型，分析其与患者化疗疗效和总生存时间的关系。采用Logistic回归分析和Cox比例风险模型分析影响SCLC患者疗效和预后的独立因素。结果903例患者中，采用EP方案（足叶乙甙＋顺铂）化疗462例（51．2％），采用CE方案（卡铂＋足叶乙甙）化疗441例（48．8％），其中有效656例，无效247例，有效率为72．6％。至随访结束，全组患者死亡626例，生存150例，中位生存时间（ MST）为25．0个月。位于GSS基因3′近基因区的rs725521位点与铂类药物化疗疗效有关，与携带T等位基因比较，携带C等位基因的患者化疗无效的风险增加（ OR＝1．28，95％ CI为1．03～1．59，P＝0．027）。 rs7265992和rs725521位点与SCLC患者铂类药物化疗后的总生存时间有关（HR＝1．16，95％ CI为1．02～1．33，P＝0．027；HR＝1．17，95％ CI为1．05～1．31， P＝0．006）。不携带rs7265992A和rs725521C风险等位基因患者MST为30．0个月，携带1～2个风险等位基因和携带3～4个风险等位基因患者MST分别为24．0和22．0个月，随着携带的风险等位基因增多，患者死亡风险显著增加（Ptrend＝0．001），HR分别为1．26（95％ CI为1．04～1．54）和1．52（95％ CI为1．18～1．97）。 rs2025096和rs2273684这两个htSNP位点与铂类药物化疗疗效及患者的总生存时间无关。年龄≤56岁、KPS评分＞80分、局限期、化疗有效和放射治疗可延长患者的总生存时间（均P＜0．05）。结论 GSS基因遗传变异位点rs725521为影响SCLC患者铂类药物化疗疗效的独立因素， rs7265992和rs725521位点遗传变异影响患者总生存时间，可能成为预测SCLC患者铂类药物化疗疗效及预后的遗传标志和SCLC个体治疗的重要标志物。

丝氨酸苏氨酸激酶-15和基质金属蛋白酶-2基因多态与蒙古族人食管癌易感性相关

目的探讨中国汉族人群中食管癌遗传易感性相关的功能性单核苷酸多态（single nucleotide polymorphism，SNP）与蒙古族人群中食管癌发病风险的关系，并比较这些遗传变异在汉族人群和蒙古族人群中的等位基因频率分布差异。方法应用聚合酶链反应-限制性片段长度多态性（polymerase chain reaction-based restriction fragment length polymorphism assay，PCR—RFLP）方法，检测了188例蒙古族食管癌患者和324名蒙古族正常对照者的FAS-670G／A、FAS-1377G／A、FASL-844T／C、COX-2—1290A／G、COX-2—1195G／A、STK15 Phe31Ile、MMP-2—1306C／T和MMP-2—735C／T共8个多态位点的基因型频率。采用多因素logistic回归模型计算各基因型携带者食管癌的发病风险。并将以上结果与已报道的汉族人群中的结果进行比较。结果在蒙古族人群中，与携带STKl53111e／Ile基因型者相比，携带STK1531Phe／Phe者罹患食管癌的相对危险性增加（校正OR：2．20，95％6＇／值：1．12～4．31）。携带MMP-2—735TT基因型者罹患食管癌的危险性明显高于携带-735CC基因型者（校正OR=4．82，95％CI值：1．59—14．60），未发现其他遗传变异与食管癌的患病风险相关。我国蒙古族和汉族人群间FASL-844T／C[0．264（171／648）／0．736（477／648），0．323（418／1296）／0．677（878／1296）]、COX-2—1195G／A[0．431（279／648）／0．569（369／648），0．492（1250／2540）／0．508（1290／2540）]、MMP-2—1306C／T[0．869（563／648）／0．131（85／648），0．835（1298／1554）／0．165（256／1554）]和MMP-2—735C／T[0．789（511／648）／0．211（137／648），0．748（1163／1554）／0．252（391／1554）]等位基因频率分布差异有统计学意义（X2值分别为7．03、7．84、3．94、4．05，P值均〈0．05）。结论STK15 Phe31Ile多态和MMP-2—735C／T可能是我国蒙古族人群食管癌的遗传易感因素。我国蒙古族和汉族人群的遗传差异导致不同SNP与食管癌发病风险关联情况存在差别。

转化生长因子-β1基因多态性与食管鳞癌患者放疗和化疗疗效及生存的关系

目的探讨转化生长因子-β1（transforming growth factor—β1，TGF-β1）基因-509C／T多态性与食管鳞癌患者放疗和化疗疗效及生存的关系。方法应用聚合酶链式反应．限制性片段长度多态（polymerase chain reaction—based restriction fragment length polymorphism，PCR-RFLP）方法，检测了230例接受单纯放疗或放疗合并化疗的食管鳞癌患者TGF-β1基因-509C／T位点的基因型。采用非条件logistic回归模型计算OR值和95％CI值，评价各基因型与食管鳞癌患者放疗和化疗疗效相关性，并用单因素和多因素Cox回归模型计算不同基因型、不同临床参数与食管鳞癌放疗和化疗患者生存时间、死亡风险（HK）的关系。结果在208例有上消化道造影疗效评价的患者中，87例对放疗和化疗敏感，其中TGF-β1基因-509CC、CT和TT基因型分别有17例（19．5％）、48例（55．2％）和22例（25．3％）；在对放疗和化疗不敏感的121例患者中，3种基因型分别有39例（32．2％）、54例（44．6％）和28例（23．2％）。与携带TGF-β1基因-509CC基因型的患者相比，携带至少1个T等位基因的患者（CT或TT基因型）对放疗和化疗更敏感，校正OR值为2．07（95％CI：1．05～4．09；P=0．036）。携带CC基因型患者的中位生存时间是17．0（95％CI：12．0～23．0）个月，CT基因型患者是22．0（95%CI：16．0～33．0）个月，TT基因型患者是25．0（95％CI：15．0—41．0）个月。与CC基因型患者比较，CT和TT基因型患者生存时间差异接近统计学临界水平（P=0．063）。与携带CC基因型患者相比，携带CT和TT基因型患者的HR有降低的趋势，校正HR值分别是0．81（95％CI：0．52—1．24）和0．86（95％CI：0．65～1．12），但差异无统计学意义（P〉0．05）。肿瘤部位、肿瘤临床分期、放疗和化疗疗效对食管鳞癌放疗和化疗患者的HR产生明显影响[校正HR值分别是1．28（95％CI：1．01～1．61，P=0．040）、1．49（95％CI：1．17～1．88，P=0．001）、1．55（95％CI：1．06～2．26，P=0．023）]。结论TGF-β1基因-509C/T多态性与食管鳞癌放疗和化疗疗效相关，可能是预测放疗和化疗疗效的遗传标志。

HLA-DQAl基因拷贝数多态与胃癌发病风险的关系

目的探讨中国人群中HLA-DQAl基因拷贝数多态与胃癌发病风险的关系。方法采用定量聚合酶链反应方法，检测343例胃癌患者和330例正常对照者的HLA-DQAl基因拷贝数多态的基因型。采用Logistic回归模型分析各基因型患者胃癌的发病风险，以及基因一环境交互作用对胃癌发病风险的影响。结果携带HLA-DQAl基因2拷贝基因型的患者，胃癌发病风险显著升高（OR：1．87，95％CI为1．15～3．06，P=0．012）。HLA．DQAl基因拷贝数多态与幽门螺杆菌（Hp）感染存在基因一环境交互作用，携带HLA．DQAl基因2拷贝基因型且感染坳的患者，胃癌发病风险显著增高（OR=3．89，95％CI为1．75～8．57，P=0．001）。结论HIJA-DQAl基因拷贝数多态是胃癌的遗传易感因素，与坳感染存在交互作用。

硫酸类肝素蛋白多糖基因遗传变异与食管鳞癌放疗患者放射性食管炎发生风险的相关性

目的：探讨硫酸类肝素蛋白多糖（ SDC2）基因遗传变异与接受单纯放疗的食管鳞癌患者总生存时间和放射性食管炎发生风险的关系。方法应用Sequenom Mass ARRAY平台检测296例接受单纯放疗的食管鳞癌患者SDC2基因功能区11个标签SNP位点的基因型，并分析其与患者总生存时间和放射性食管炎发生风险之间的关系。以非条件Logistic回归模型计算各基因型校正性别、年龄、肿瘤部位、肿瘤分期、放疗方式、总放疗剂量后的OR及其95％CI，以Cox比例风险回归模型计算HR及其95％CI。结果截至2014年6月，全组死亡260例（87．8％），生存36例。全组患者的中位生存时间为14个月。生存分析的结果显示，Ⅱ期和Ⅳ期患者的中位生存时间分别为19和10个月，Ⅳ期患者的预后比Ⅱ期患者差，HR为1．97（95％CI为1．34～2．89，P＜0．001）；总放疗剂量≥60 Gy和＜60 Gy患者的中位生存时间分别为17和10个月，总放疗剂量≥60 Gy患者的预后较好，HR为0．64（95％CI为0．49～0．84，P＝0．001）。与携带rs61599409 C等位基因患者比较，携带T等位基因患者的死亡风险有降低的趋势，校正HR为0．82（95％CI为0．66～1．02），但差异无统计学意义（P＝0．071）。未发现其他10个标签SNP位点与食管鳞癌患者放疗后的总生存时间相关。296例患者中，发生放射性食管炎160例，其中1级80例，2级66例，3级14例。位于SDC2基因3′非翻译区rs17788084位点与放射性食管炎的发生显著相关，与携带AA基因型比较，携带AT或TT基因型的患者发生放射性食管炎的风险显著降低（OR为0．48，95％CI为0．28～0．85，P＝0．011）。结论 SDC2 rs17788084遗传变异是影响食管鳞癌患者放疗副反应差异的重要因素，具有成为食管鳞癌个体化放射性损伤标志物的潜在应用价值。

血清microRNA在肿瘤诊断和预后评估中的应用

介绍了血清microRNA与肿瘤发生的关系,并且在此基础上系统介绍了国内外将血清microRNA作为肿瘤标志物的研究进展.尽管血清microRNA作为肿瘤的分子标志物尚有许多问题要解决,但目前的研究结果已经证明血清microRNA表达谱的变化与多种肿瘤的发生、发展具有明确的相互关系,说明血清microRNA可以作为肿瘤临床诊断和预后评估的分子标志物.而且,血清microRNA自身的特性也决定了其在应用于肿瘤临床诊断和预后评估时具有创伤小、技术快速、便捷等优点.

单核苷酸多态性在肿瘤易感性及临床应用中的研究进展

单核苷酸多态性（SNP）是人类基因组中最为常见的一类遗传变异，依据其发展起来的候选基因策略、全基因组关联研究及外显子组测序等已经在鉴定肿瘤易感性方面取得了重大成就。近年来，随着高通量技术手段的发展和应用，SNP在阐述肿瘤发生的作用机制，肿瘤的预防、诊断乃至靶向治疗中都有重要的作用。