适于小动物研究的断层解剖成像系统

目的研制一种具有高空间分辨率、适于实验小动物研究的断层解剖成像系统。方法利用冰冻铣削的方式逐层去除一定厚度的实验小动物冷冻标本,获得实验小动物断层解剖数据集。断层切削设备的最小进给量为0.001mm,重复定位精度为0.01／300mm。本文以1只成年SD大鼠为例,叙述了断层解剖成像的实验过程,切削间距为0.02mm。结果展示了部分断层解剖图像及三维重建结果。获得大鼠数据集,体素尺寸为0.02mm×0.02mm×0.02mm,9475幅,314.68 Gb,图像分辨率4600×2580×24bit。结论该系统能够完整地获得小动物精细结构信息,为小动物研究提供了一种新的有效手段。

光学成像观测大鼠局灶性脑缺血的动态过程

采用550nm内源信号光学成像(opticalintrinsicsignalimaging,OISI)监测左侧大脑中动脉栓塞(middlecerebralarteryocclusion,MCAO)局灶性脑缺血大鼠顶叶皮层.MCAO后4h内,观测到一系列自发扩散性抑制(spreadingdepression,SD)波(10.3±4.6)次.前2h内的SD波通常会侵袭整个左侧顶叶皮层,但光信号有明显的区域差异.后2h内的SD波局限于顶叶皮层中央区域,且传播面积逐次减少;旁侧区域光强基线逐步升高,4h时,反射光强升高(8.4±1.2)%.随后TTC染色证明上述旁侧区域已经梗死.实验表明光学成像为确定缺血半暗带并监测其动态发展提供了一种有效方法.

大鼠局灶性脑缺血后KCl诱导皮层扩散性抑制的体光学成像

采用线栓法制备大鼠大脑中动脉栓塞(middlecerebralarteryocclusion,MCAO)模型,在额叶皮层用KCl诱导产生皮层扩散性抑制(corticalspreadingdepression,CSD)。MCAO4h后,利用550nm内源信号光学成像(opticalintrin-sicsignalimaging,OISI)监测局灶性脑缺血后大鼠顶-枕叶皮层内源光信号变化。成像1h内观测到一系列诱导CSD波(14±3次),CSD波局限于顶-枕叶皮层中央区域扩展,以光强的显著下降为特征;而旁侧区域光强无明显改变,不具备CSD波特征,表明CSD波未传播到该区域。随后TTC染色证明上述旁侧区域已经梗死。实验表明:MCAO后4h,皮层区域旁侧部分会梗死;CSD波的OIS变化可用来区分缺血梗死区和外周供血较为完整区域(未梗死区)。

上海生命科学数据中心的设计与实现

上海生命科学数据中心通过整合实验数据、分析工具、相关文献,为研究人员提供一个具有中国特色、地方特点,以知识为导向、技术前瞻的生命科学数据共享、服务支撑平台。平台针对生命科学数据自身的特点,运用最新技术手段,在海量数据的管理、异构数据的整合、分布式数据访问,以及数据安全性管理方面进行了积极、有益的探索。目前,平台一期工作已经完成,并开始对外提供服务(http://lifecenter.sgst.cn/)。

基于构件的生命科学主题数据库构建方法

提出了一种生命科学主题数据库的快速构建方法。使用管理表和数据表共同管理生命科学数据,通过查询模板灵活控制对数据库的访问,采用构件化方法设计和构造数据库应用程序,从而快速构建主题数据库。基于该方法构建的主题数据库能够快速增删主题数据的类型,具有高度的灵活性。

数字大鼠整体断层解剖数据集的制备技术

从实验动物的选择以及样本的冷冻固定、样本的包埋与冷冻、实验数据的采集等方面探索了大鼠整体数据集的制备技术,并在此基础上获得了一套大鼠全身的高精度数字断层解剖数据集,该数据集包含高质量的二维横断面解剖图像9475张,单张图像的分辨率为4600×2580×24-bit,像素尺寸为0.020 mm×0.020 mm,切片厚度为0.020 mm,数据集总容量达314.68 GByte.断面图像的分析表明数据集的制备质量达到了较高的水平.该制备方法可为今后在整体层次上开展数字大鼠研究提供技术支撑.

基于语义网技术的基因和基因产物搜索工具

GORouter运用多种语义网技术和工具构建了一个以基因本体为中心的基因和基因产物相关信息知识库,为生命科学研究人员提供跨物种、跨领域的语义搜索服务。GORouter核心数据集中共集成了27个语义描述框架（RDF）模块,由约7.2百万个三元组组成,涵盖了18个生物学数据库所提供的基因和基因产物注释信息,并通过引入3个相关本体丰富了不同来源数据间的语义联系。

基于Java的基因本体工具包

针对基因本体的需求,利用Java技术,以模块化设计的方式实现了基因本体工具包GO4J.该系统包括4个模块.解析器模块把GO载入到内存中;图数据结构模块记录了所有的GO条目之间的关系;语义相似性模块评估两个GO条目之间的相似程度;可视化模块直观展示GO条目和根节点之间的路径.GO4J把这4个模块整合到本体浏览器中,可以结合GO注释的生物数据来对具体的生物数据进行分析.

利用相似显著性序列特征预测白血病疾病基因

研究发现新的白血病致病基因对揭示白血病机理,寻求有效治疗方法有重要意义.选取了mRNA和protein序列的330个物化特征,发现某些特征在五类白血病(T-ALL、ALL、AML、APL和JML)的已知疾病基因中表现出相似的显著性差异.基于这个特点设计了一种新的白血病疾病基因预测方法.测试结果表明该方法能够有效地从众多候选基因中预测出真实的白血病基因,效果明显优于其他预测方法.

大鼠肠道系统的高分辨解剖数据集及三维模型的构建

利用冰冻铣切技术获取的大鼠腹部的断面图像,构建了大鼠肠道系统的高分辨解剖数据集及三维模型,该数据集及模型具有信息丰富等特点。本工作为开展高等动物肠道系统功能与结构关系的"定量研究及系统整合"提供了基础。

黑腹果蝇miRNA前体的预测

MicroRNA(miRNA)是一类长度约23 nt的内源性单链小分子RNA,它通过与靶标结合位点区域的碱基互补结合来调控靶标基因的表达。通过寻找潜在的miRNA结合位点预测miRNA前体,首先在黑腹果蝇mRNA的3’UTR区域中搜寻潜在的miRNA结合位点,然后根据碱基配对原则以及miRNA前体的结构序列特征来预测可能存在的miRNA前体。在黑腹果蝇全基因组范围内对其miRNA的预测结果证实了该方法的有效性。该方法还可应用到其他物种的miRNA发现研究中。

FluxExplorer:一个通用的基于化学计量矩阵的代谢网络建模和分析平台

近年来基于化学计量矩阵的生物代谢网络分析在系统生物学研究领域备受关注.为该领域的研究者开发更加方便和友好的硅上模拟平台已成为一项重要工作.这种平台应提供图形化的操作方式,整合强大的分析模块,帮助生物学研究者更深入地理解代谢系统的特性和行为.基于这种需求,我们开发了一个免费共享的计算机模拟平台FluxExplorer.它整合了多种基于化学计量矩阵的分析方法,如流平衡分析(fluxbalanceanalysis,FBA)等.这些分析方法可对代谢网络的各种特性进行全面而深入的刻画.在该平台上,用户只需通过简单的图形化建模过程,就能直观构建并分析自己的目标网络.同时,该平台能自动地查找模型中不符合建模规则的结点,以便用户修改.此外,该平台支持系统生物学建模语言(systemsbiologymarkuplanguage,SBML).利用该平台成功地构建了哺乳动物线粒体的代谢网络,并得到了一些有生物学意义的模拟结果.可以说,该平台是一个分析功能强大且使用方便的代谢网络模拟工具.

基于序列特征预测先天性糖基化紊乱疾病基因

选取mRNA和protein序列的330个物化特征进行研究,发现某些特征在已知的先天性糖基化紊乱(CDG)疾病基因中具有共同显著性差异.基于这个特点设计了一种新的CDG疾病基因预测方法,留一法交叉验证结果表明该方法能够有效地从众多候选基因中预测出真实的CDG基因,效果略优于其他预测方法.本方法只需要知道mRNA和protein的序列数据,弥补了目前蛋白质功能、相互作用等数据不足或不可靠的缺陷.进一步对其他疾病基因的预测结果表明本方法具有一定的推广性.