DNA甲基化、代谢调控与肿瘤及慢性疾病

甲基化是烷基化反应的重要类型之一,是指在底物上增加甲基或者利用甲基取代一个氢原子或基团的过程。生物系统中的甲基化是经酶催化的一种反应,参与了包括基因表达调控、蛋白质功能调节、RNA加工过程和重金属修饰等重要环节。因此对甲基化过程的认识和研究,广泛的应用于生命科学和疾病研究的诸领域,其中包括:癌症、产前诊断、感染性疾病及临床免疫、先天性疾病及获得性疾病的发生发展。

基于人工智能构建急腹症快速分诊系统

急腹症是一组以急性腹痛为起病表现的急诊疾病,既包含急性单纯性阑尾炎等简单疾病,也包括消化道穿孔、重症急性胰腺炎等可能危及生命的复杂疾病。在有限的时间内,依据患者对症状的描述快速对急腹症进行准确分诊,识别和筛选危重患者,并进行优先处理,是一待解决的重要问题。计算机技术的发展使得利用人工智能(artificial intelligence,AI)技术建立急腹症快速分诊系统成为了可能。急腹症智能分诊系统的研究主要包括以下几个方面:(1)根据医学教材以及病例诊断的文本信息建立知识图谱;(2)根据患者主诉,实现医学术语到知识图谱中概念的归一化;(3)利用深度学习的方法训练模型,使计算机判别不同的急腹症;(4)在医院以及急救中心等场所部署训练后的AI模型进行测试并基于临床使用效果和反馈进行优化,使得系统对急腹症诊断的准确率达到可接受的水平(根据一般标准为:F≥94%)。在开发过程中,自然语言处理是急腹症人工智能分诊系统建立所必需的核心技术。本文综述了近年来自然语言处理领域中的最新技术进展,并讨论了将其应用于构建急腹症快速智能辅助诊断系统的前景。此系统的开发可以作为范式推广到其他疾病,优化患者的就诊流程,提高急诊效率。

基于计算流行病学的埃博拉出血热的传播与爆发仿真研究

目的本研究旨在模拟外来输入性埃博拉出血热（Ebolavirusdisease，EVD）病例出现后，不同的防控策略对该病在我国传播及爆发流行模式的影响，并为相关决策部门提供一种循证决策依据。方法选用传染病SIR动力学模型建模。模拟病毒输入区域为我国南方某特大型城市群，该城市群人口5000万，所有人均为易感者。出现输入性病例，模拟情况分别包含单个感染者入境I（0）=1，某小型旅行者团体（全为感染者）入境I（0）=5及I（0）=10。I（0）我们称为“零号感染者”，其发病过程呈现典型的埃博拉出血热发病过程。其传播能力用B表示。对于输入性埃博拉感染者进入我国后，从其发病到得到控制（启动紧急预案）的时间t＋设定了如下特征参数：t。=6，12，18，24，30h。传播模式设定如下：S0=5×108，IoЕ[1，20]；k（0．1）；qЕ（0．1]；t。E{6，12，18，24}h。结果零号感染者输入后，随着应急预案启动的时刻t,变化，病毒暴发曲线为指数型，指数方程为Y=1．053e1801，模型拟合度R2=1，RSME=0．1185。如在给定启动应急预案的时间点后（即在同一时间点启动应急预案），零号感染者的数量与被感染者人数上限之间的关系表现为线性增加，线性方程为Y：7．605x，模型拟合度R2=1。以最好模型估计，若零号感染者人数为1，输入后在6h内即被识别并启动应急预案进行处置，则感染人数为7人；若其被隔离时间延长为12，18，24及30h，则对应的感染人数分别为32、400、1400和8600。以最坏模型估计，若零号感染者人数为10，在6，12，18，24及30h后才被识别并启动应急预案进行处置，则在对应的新发感染人数分别为67、380、2400、1．4万和8．7万。结论埃博拉出血热在我国爆发流行的可能性较低，即使出现输入性病例，只要能严格执行国家卫计委的相关规定，该病的传播范围将极为有限。应该加大投入，加强对一线传染科、急诊科和发热门诊医护人员的培训，使之能及时识别该病并加以处置。

急性心肌梗死早期基因表达和代谢调控网络扰动的可视化研究

目的应用系统生物学方法，研发一种基于转录组表达谱的基因网络可视化工具，以直观显示急性心肌梗死后早期的转录组和代谢调控的整体变化。方法在美国国立卫生研究中心（NCBI）GEO数据库下载编号为GDS2331的一个急性心肌梗死后大鼠心脏左心室的基因芯片表达文件，其平台编号为GPL83。筛选实验时间在15min，60min，4h，12h，24和48h的假手术和急性心肌梗死模型亚组数据，利用Mathwork bioinformatics toolbox工具包将数据转化为计算机可读的结构体。利用模式识别算法剔除表达背景噪声；最后获得心肌梗死建模后表达模式扰动最明显的基因谱。利用K—mean算法对这些基因进行分类，并进行基因本体分析（gene ontology，GO）。进而将有关通路标定在京都基因和基因组百科数据库（kyoto encyclopedia of genes and genomes，KEGG）中，形成基因组．表达谱系统分析。结果共有1400个基因被筛选出来。在损伤后的前48h，这些基因的变化模式可归为16类。根据可以获得基因本体分析发现：在生物学过程上，心肌梗死后早期调控发生改变主要和发育基因相关，其中主要包括蛋白激酶B信号传导途径，中枢神经系统发育途径，以及cytochalasin B调控相关途径。在分子功能上，这些功能主要和磷酸化，肌动蛋白的结合以及核酸的配对解离有关。在细胞成分上，主要与细胞内外膜相结构之间的联系、高尔基复合体、出胞作用、以及细胞骨架特别是dynactin complex等结构有关。KEGG作图标记可显示在分子调控传导路径当中，受到影响的基因很可能通过该传导通路的上下游分子进行调控。如以肌动蛋白为核心的细胞骨架信息传导途径的调控中，GF RTK Vav／tiam Rac mlCK Myosin整个调控途径中的分子都有相同的调控模式。结论利用系统生物学技术可以实现急性心肌梗死后基因表达波动模式的可视化描述。这些模式可以反映基因表达在不同时间点质和量上的表达差异。结合Gene ontology的基因语义功能学上的研究和基于KEGG的作图法是一种有力的联合分析工具，前者可以直观的展示扰动的基因在功能上的共同点，后者可以显示在特定细胞网络中哪些基因受到了影响。