数据挖掘在生物信息学中的应用

本文重点介绍了生物信息学和数据挖掘技术的基本概念,以及生物信息学的一些主要研究方向。同时也举例了一些数据挖掘技术在生物信息学领域的具体应用,强调了如今数据挖掘技术在生物信息学领域中存在部分不足以及未来广阔的应用前景。

Y染色体短串联重复序列微流控芯片复合扩增检测体系研究

目的构建Y染色体短串联重复序列(Y-STR)微流控芯片扩增检测试剂,并进行性能验证,实现Y-STR基因座的快速全集成检测。方法使用Y-STR微流控芯片检测体系,对其灵敏度、成功率和分型准确率、峰平衡性、精准性和准确性、检材适应性、混合物检测能力和抗抑制性进行验证评估。结果DNA标准品9948的模板量≥8 ng,血卡片数≥3片以及口腔拭子刮擦次数≥7次时可获得Y-STR完整分型;165份样本的全集成检测成功率为91.52%,分型准确率为99.74%;不同荧光通道之间的峰高比值为89.81%;10次运行的等位基因分型标准品的片段大小标准差均在0.5 bp以内,20份样本全集成检测的等位基因片段和相应的等位基因标准品之间的片段准确性均在0.5 bp以内;能够对口腔拭子、血卡、唾液卡、烟蒂、血棉签、布片精斑等检材进行准确分型;混合样本中较小贡献者与较大贡献者在1∶3的比例时可获得完整基因分型;在不同浓度的腐殖酸(50~400 mg/L)、靛蓝(20~100 nmol/L)、血红蛋白(100~500μmol/L)等抑制物的干扰下,该体系可获得完整基因分型。结论该体系可应用于国产Quick TargSeq法医DNA现场快速检测系统使用,可在法医学实践中选用。

单管直扩38重祖先信息InDels体系的构建及其在微流控芯片系统的应用

本文基于插入-缺失多态性(insertion-deletion polymorphism,InDel)遗传标记,从相关文献和dbSNP库中筛选出38个在东亚、欧洲、非洲人群中具有等位基因频率差异的祖先来源InDel位点,同时整合Amelogenin位点和Y染色体STR(DYS439)位点,以辅助未知样本的性别鉴定,采用PCR-CE技术构建了可以区分三大洲际人群的单管直接扩增复合检测体系,该体系可与微流控芯片系统相结合,1.7 h内完成DNA样本自动化扩增和电泳分型,利用公共数据库1000Genomes中16个人群1 607名个体的分型数据对筛选的38个InDel位点进行初步评估;同时对构建的38-plex InDels体系的灵敏度、准确性、直接扩增能力进行验证评估;检测5种不同人群的779份样本和215份唾液卡、血卡的直接扩增样本,采用聚类分析和主成分分析方法,评价体系的推断准确性.结果表明该38-plex InDels复合检测体系分型准确,灵敏度达157 pg,能够对唾液卡和血卡直接扩增,可以区分三大洲际人群及其混合人群,能够准确推断待测样本的族群来源、估算祖先成分,且通过集成细胞裂解步骤将有望2h实现"样本进-结果出"式快速自动化InDel分型.

新生儿耳聋基因筛查及分析

目的采用遗传性耳聋基因芯片对新生儿常见的4个耳聋基因9个位点进行筛查,以了解南通市新生儿耳聋基因的突变率。方法采集2014年在南通市妇幼保健院出生的3 015位新生儿足跟血,提取全基因组DNA,用遗传性耳聋基因芯片对中国人常见的4个耳聋基因的9个位点进行检测;并对3%阴性结果和全部的阳性结果进行测序验证。结果3 015例新生儿中共检出GJB2基因176de116、235delC和299delAT单个位点杂合突变95例,突变率为3.184%;GJB3基因538C>T杂合突变6例,突变率为0.199%;SLC26A4基因IVS7-2A>G和2168A>G单个位点杂合突变及IVS7-2A>G纯合突变共51例,突变率为1.692%;线粒体12SrRNA基因1494C>T和1555A>G突变4例,突变率为0.133%;GJB2基因235delc复合SLC26A4基因IVS7-2A>G突变1例,突变率为0.033%。结论南通地区正常人群的新生儿中,GJB2基因的杂合突变率高于SLC26A4基因突变率,GJB3基因和线粒体12SrRNA基因突变较为少见。新生儿耳聋基因的筛查对于听力漏检聋儿、先天性聋儿和药物性耳聋患者的早发现、早诊断、早治疗具有重要作用。

呼吸道病原菌恒温扩增检测与PCT、WBC等关联研究

目的探讨呼吸道病原菌恒温扩增检测与降钙素原(PCT)、白细胞计数(WBC)等关联性研究。方法对593份合格的痰标本进行呼吸道恒温扩增检测,同时抽取患者血液进行WBC、PCT检测,对结核杆菌复合群检测为阳性的个体进行γ干扰素释放试验。结果采用呼吸道病原体恒温扩增系统进行检测标本数量为593份,阳性标本数量为394份,阳性率为66.44%。PCT与呼吸道核酸检测阳性的相关系数高达0.988 5(P<0.05),WBC升高与呼吸道核酸检测阳性的相关系数高达0.994 6(P<0.01),7例标本为结核杆菌复合群检测阳性,其中2例标本为γ干扰素释放试验阳性。结论恒温扩增芯片法可以联合WBC与PCT作为诊断下呼吸道感染的敏感指标,同时此法对结核杆菌复合群的检测比γ干扰素释放试验更灵敏,特异性更强。

恒温扩增芯片法在下呼吸道感染细菌耐药基因检测中的应用

目的探讨恒温扩增芯片法在下呼吸道感染细菌耐药基因检测中的应用。方法收集2017年5~10月我院外科重症监护室103例肺部感染患者的下呼吸道分泌物,进行恒温扩增芯片法检测和细菌培养+药敏试验,分析患者的耐药基因检出情况、细菌培养+药敏试验结果、恒温扩增芯片法与药敏试验符合率。结果恒温扩增芯片法在90例患者中检测到13种耐药基因,阳性检出率为87.4%(90/103)。103例患者中49例细菌培养阳性,细菌培养阳性率为47.6%,培养得到50株菌株。对培养的50株菌株进行药敏试验,显示氨曲南和环丙沙星等11种抗生素的出现频率均在20%以上。以细菌培养为金标准,恒温扩增芯片法与药敏试验耐药药物种类相符的样本符合率为65.3%;其中以CTX-M9、OXA-23、MecA、OXA-66、KPC-2和ermB这6个基因符合率最高,且按类别组合分析的结果符合率更佳。结论恒温扩增芯片法的检出率都明显高于传统的细菌培养+药敏试验,且两者符合率较高,在临床上具有良好的应用前景。

恒温扩增芯片法在下呼吸道感染常见病原体检测中的临床应用

目的:研究在下呼吸道感染中恒温扩增芯片法对痰液样本中病原体检测的临床应用价值。方法:选取本院2019年11月至2020年1月间收集的143例下呼吸道感染患者,采用恒温扩增芯片法检测患者的痰液样本,同时以传统病原学检测方法(培养法)与之进行比较,判断其在临床应用中的价值。结果:采用恒温扩增芯片法和培养法共检测了143例下呼吸道痰液样本,其中,总体恒温扩增芯片法的阳性检出率61.54%,高于病原分离培养的检出率25.87%。两种方法的检测结果一致性为64.34%,其中,肺炎克雷伯菌(Kappa=0.848)和金黄色葡萄球菌(Kappa=0.632)的检出情况在两种方法下的一致性较高。结论:相较于传统培养法,恒温扩增芯片法可以快速地检测常见病原体,检测时间短,且检测结果更加灵敏,阳性率更高,可以辅助临床快速、准确判断下呼吸道感染的致病原,有针对性地用药和治疗。

耳聋突变基因携带孕妇的配偶基因测序研究

目的探讨对耳聋突变基因携带孕妇的配偶进行基因测序在降低出生缺陷二级预防中的意义。方法从1 951例孕妇中检出78例耳聋突变基因携带者,对其丈夫进行相应基因测序,若Sanger测序法检测发现双方为同一耳聋突变基因携带者,在知情同意前提下,对胎儿进行耳聋基因产前诊断。结果对78例耳聋基因携带孕妇的配偶进行相应基因测序,发现耳聋基因突变12例,其中相同突变基因的携带者4例,其中SLC26A4基因杂合突变与GJB2基因杂合突变携带者各2例。4对夫妇在充分告知和知情同意的前提下通过羊水穿刺进行胎儿耳聋基因产前诊断。结论在孕妇群体中使用基因芯片进行耳聋基因筛查,可以有效检出耳聋基因携带者,通过对其丈夫进行相应耳聋基因测序分析,针对双方为同一致病突变基因携带者的夫妇进行相应基因的产前诊断,可以有效降低先天性耳聋患儿出生率。

基因芯片检测人乳头瘤病毒基因分型在宫颈病变筛查中的临床应用价值

目的旨在分析基因芯片方法检测人乳头瘤病毒基因分型在宫颈病变筛查中的临床应用价值。方法收集2015年9月至2015年12月昆明医科大学第一附属医院妇科门诊进行人乳头瘤病毒基因分型的372例标本,包括22种基因型(含高危18种、低危4种),同时进行薄层液基细胞学检查。结果 223例检出人乳头瘤病毒基因,检出率为59.94%,检出高危型194例(52.15%),低危型29例(7.80%);薄层液基细胞学筛查结果异常率(包括非典型增生、低度病变和高度病变)为44.08%,非典型增生为22.88%,低度病变检出率为18.01%,高度病变检出率为5.10%。在宫颈病变表现出炎症以上病变时,多重感染与宫颈病变程度具有显著相关性(P<0.05)。结论人乳头瘤病毒基因分型检测对宫颈病变筛查有较高临床应用,且与细胞学改变具有良好相关性,进行人乳头瘤病毒基因分型检测有利于宫颈病变的早期筛查。

基于微流控芯片的InDel快速族群推断体系研究

目的QuickTargSeq全集成法医DNA现场快速检测系统是国内首台自主研制的现场快检仪,可应用于InDel族群推断检测,2 h左右完成“样本进-结果出”的快速自动化InDel分型。本文对InDel族群推断微流控芯片检测体系的性能进行评估,以期为实践应用提供参考。方法使用InDel族群推断微流控芯片检测体系,对体系的灵敏度、干扰物耐受性、成功率、分型准确率、精确性、准确性、峰平衡性及检材适应性进行验证评估,同时对测试样本的族群来源进行推断。结果138份样本的全集成检测成功率为95.65%,分型准确率为98.85%;DNA模板量≥5 ng时,可获得完整InDel分型,口腔拭子样本最佳采集次数为口腔内壁左右两侧各刮擦8次,血卡样本最佳检测方式为6片(Φ=2 mm);所有基因座的平均杂合子峰高比值为0.86;10次运行的等位基因分型标准物(allelic ladder)片段大小标准差均在0.3 bp以内,测试样本等位基因和相应的等位基因分型标准物之间的片段准确性均在0.5 bp以内。结论该体系可实现对口腔拭子、血卡、唾液卡及烟蒂样本的准确分型,能够准确推断样本的族群来源。

LAMP法检测下呼吸道感染与肺癌合并下呼吸道感染病原体特征

目的分析下呼吸道感染患者以及肺癌合并下呼吸道感染患者的痰液病原体特征,明确临床下呼吸道感染病原体,从而提升临床治疗效果。方法收集于徐州市中心医院就诊的下呼吸道感染患者的痰液样本630例,使用环介导等温扩增(LAMP)十三联检试剂盒进行检测,分析检出的病原体特征。结果下呼吸道感染患者的痰液样本中,阳性率最高的2种病原体是肺炎克雷伯菌(Kpn)和流感嗜血杆菌(Hin)。与非肿瘤下呼吸道感染患者、无基础疾病下呼吸道感染患者比较,肺癌合并下呼吸道感染患者的痰液样本中Hin阳性率更高(P<0.05)。LAMP法与培养法检测的一致率达68.7%。结论LAMP法用于下呼吸道感染患者时病原体阳性检出率高,其中肺癌合并下呼吸道感染患者具有很高的Hin阳性率,这将为个性化治疗下呼吸道感染以及肺癌合并下呼吸道感染提供重要的参考依据。

云南省安宁地区184例耳聋基因筛查的结果

目的对安宁地区184例耳聋基因检测结果进行分析,为临床耳聋基因检测及防治提供参考依据。方法采集2018年4月至12月安宁地区184例耳聋基因受检者血液标本,应用基因芯片技术及Sanger测序技术对4个遗传性耳聋常见基因(GJB2、GJB3、SLC26A4及12Sr RNA)中的28个位点进行检测。结果基因芯片检测出18例样本发生耳聋基因突变,突变率9.78%,其中GJB2基因235del C位点突变构成比最高(38.89%);Sanger测序法检出27例样本发生耳聋基因突变,突变率14.67%,GJB2基因中109 G> A位点突变构成比例最高(29.63%);基因芯片法检出杂合/异质突变10例、纯合/均质8例及复合杂合3例;Sanger测序法较基因芯片法多检出杂合/异质突变6例、纯合/均质3例。结论 4个常见遗传性耳聋致病基因中有3个(GJB2、SLC26A4及12Sr RNA)在安宁地区人群中具有一定的突变率,其中对GJB2基因位点的全面检测尤为重要。同时,基因芯片技术与Sanger测序技术结合筛查可较大地提高检出率,对临床上遗传性耳聋患者的早期发现、早期预防和干预都具有重要的意义。

Clouston综合征家系的病例报告1例

1病例资料患者男,7岁,以自幼听力障碍伴头发及指(趾)甲发育异常就诊并进行基因检测,临床诊断Clouston综合征。出生未做听力筛查,2岁半时因不会说话发现听力障碍,当地诊断为双侧极重度感音神经性耳聋并验配助听器。5岁时进行右耳人工耳蜗植入手术开始语言康复。图1是术前5岁时裸耳听力和术后7岁时助听听阈(右耳人工耳蜗,左耳助听器)。

Quick TargSeq全集成DNA快速检测系统在案件中的应用

常规法医DNA检验包括DNA提取、PCR扩增、电泳检测、数据分析等环节,需要专业人员在实验室用不同仪器操作6~8 h完成。然而,面对突发案(事)件,现有技术耗时长、步骤多、实验场所要求高等不足限制其作出适时到位的应对。为此,国外先后推出了RapidHIT等现场快检仪器,但价格昂贵且只能用于个体识别。Quick TargSeq全集成DNA快速检测系统是国内首台自主研制的现场快检仪,2 h即可完成检验全过程,可以实现DIP族群推断和STR个体识别功能。本文利用该系统检测了一起案件的现场物证及血样,促进了案件的侦破。

沙棘叶乙酸乙酯萃取物对链脲佐菌素诱导的2型糖尿病小鼠的降血糖作用

目的:研究沙棘叶乙酸乙酯提取物对2型糖尿病小鼠的降血糖作用。方法:用高糖高脂饲料喂养健康小鼠49 d后,对小鼠腹腔注射链脲佐菌素20 mg/kg,建立2型糖尿病小鼠模型。沙棘叶乙酸乙酯萃取物对大鼠进行35 d的灌胃,通过测定胰岛素含量,葡萄糖耐糖量试验确定沙棘叶乙酸乙酯萃取物的降血糖效果。结果:沙棘叶乙酸乙酯萃取物对2型糖尿病大鼠有降血糖的作用。结论:沙棘叶乙酸乙酯萃取物可以作为降血糖的保健食品开发。

有机肥推广“堵”在哪儿了

如今,我国农业生产中长期施用化肥带来的土壤板结、农产品品质下降等问题日益凸现,而有机肥的运用可以破解这一难题。那么有机肥在实际的推广应用中处境如何呢?

微阵列芯片法与荧光PCR熔解曲线法在耳聋基因筛查中的比较分析

目的:观察微阵列芯片法与荧光PCR熔解曲线法应用于新生儿耳聋基因筛查的效果,分析两种新生儿耳聋基因筛查方法的临床诊断价值。方法:选取20例干血斑样本(结果已知),分别使用微阵列芯片法、荧光PCR熔解曲线法进行筛查,验证两种筛查方法的准确性、重复性以及检出限。结果:微阵列芯片法的准确率为100%,重复检测结果与临床已知结果相吻合,核酸浓度稀释到检测下限后的检测结果与已知结果的符合率为100%,满足临床基因筛查的需要。荧光PCR熔解曲线法的准确性验证结果为100%,重复性验证显示各通道Tm值的变异系数(CV)均≤5%,检出限样本的检测结果与已知结果吻合,符合临床筛查要求。结论:在新生儿耳聋基因筛查中,微阵列芯片法与荧光PCR熔解曲线法均能够满足临床筛查的需要,临床应用时可根据实际条件合理选取检测方法。

借助耐盐菌以餐厨垃圾为碳源合成PHA条件优化研究

目的:分析耐盐菌以餐厨垃圾为碳源合成PHA的条件优化影响。方法:从含盐量高的生活垃圾渗沥液处理系统和盐碱地中筛选分离出PHA合成能力较强的菌株,经过16SrDNA分析确定其菌种,然后在不同条件(接种率、pH值、餐厨废油添加量)下进行PHA含量的测定。对比分析条件的不同对于PHA合成量的影响。结果:本次分离出的三种菌株分别为苏云金芽孢杆菌菌株IARI-UPS6,苏云金芽孢杆菌菌株L14,蜡样芽胞杆菌菌株FORC_024;菌株接种率和餐厨废油添加量不会影响耐药菌的PHA合成,而pH值对于耐盐菌PHA的合成有较大影响,而且不同菌种有各自最适合的合成pH值。结论:对接种量和pH值、餐厨废油添加量三种因素对PHA合成量的影响进行了优化,发现培养的pH值对于PHA合成量有最明显的影响,因此未来可以思考从此入手,优化PHA合成环境,提高PHA合成量。

高分辨溶解曲线技术鉴定常见致病分枝杆菌研究

目的建立快速、准确鉴定临床常见分枝杆菌菌种的聚合酶链高分辨溶解曲线(polymerase chain reaction high resolution melting,PCR-HRM)分析方法,为临床分枝杆菌感染的早期诊断和治疗提供新帮助。方法收集传统罗氏培养法的81株分枝杆菌。以16S-23S rRNA内转录间隔区(internal transcribed spacer,ITS)为靶基因合成引物,建立PCR-HRM方法。以测序结果为金标准,将PCR-HRM法和传统罗氏培养法鉴定的结果进行对比。结果 81株分枝杆菌中,PCR-HRM法和罗氏培养法的正确鉴定率分别为100%、95.1%,PCR-HRM法和罗氏培养法的正确鉴定率无统计学差异(P>0.05)。两种方法检测结核分枝杆菌(mycobacterium tuberculosis,MTB)的符合率均为100%,PCR-HRM方法检测非结核分枝杆菌(nontuberculosis mycobacteria,NTM)的符合率为100%,罗氏培养法检测NTM的符合率为92.9%。结论初步建立了分枝杆菌PCR-HRM鉴定方法,该方法可准确鉴定常见的MTB和NTM,可能成为临床分枝杆菌感染的快速鉴定方法。