浅谈临床生物信息学在临床医学教育中的作用及初步实践

生物信息学是一门整合计算机科学及生命科学的交叉学科,已有30余年历史,但仍方兴未艾。21世纪以来,生物医学已逐渐进入大数据时代,海量的以测序为代表的基因组、转录组、蛋白质组数据将为深刻揭示人类疾病发生机制及寻找治疗药物提供了前所未有的契机。目前,在临床医学研究及教学中,生物信息学方法及应用尚未得到足够重视。作者结合临床生物信息学发展现状及未来趋势,探讨了临床生物信息学学科在临床医学教学及转化研究中的作用。

肺腺癌预后相关miRNA生物信息学筛选及其临床意义

目的:探讨肺腺癌预后相关miRNA组学特征及其临床意义。方法:应用癌症基因组图谱(TCGA)数据库,检索人肺腺癌miRNA表达谱数据,进行差异分析,再利用Cox风险回归模型筛选预后相关miRNA;利用mirwalk分析平台,对筛选出的miRNA进行靶向调控基因预测、KEGG功能富集分析,最后,预测出预后相关miRNA的功能。结果:共筛选肺腺癌差异miRNA46个,其中,上调19个、下调27个;通过Cox生存分析筛选到预后相关miR-NA有6个,即hsa-mir-21、hsa-mir-142、hsa-mir-200a高表达,hsa-mir-101、hsa-let-7c、hsa-mir-378e低表达,其中hsa-mir-21、hsa-mir-378e与肺腺癌患者不良预后有关,生存期显著缩短(P<0.05,AUC=0.618)。KEGG分析上述预后相关miRNA靶向调控基因与免疫反应通路、miRNA与癌症通路、代谢通路等有关。结论:hsa-mir-21、hsa-mir-378e与肺腺癌预后不良有关,未来经进一步临床验证有可能作为肺腺癌预后相关的分子标记物。

人肝细胞癌预后不良相关基因的生物信息学分析及其临床意义

目的:筛选肝细胞癌(HCC)预后不良相关基因,并探讨其临床意义。方法:在基因表达综合数据库(GEO)中获取符合分析条件的肝细胞癌全基因组表达谱数据并分析得到差异表达基因(DEGs),再运用生物学信息注释及可视化数据库(DAVID)和蛋白相互作用数据库(String)分别进行功能富集分析和蛋白质互作用网络的构建。利用癌症基因组图谱数据库(TCGA)和Cox比例风险回归模型对相关差异基因进行预后分析。结果:找到一个符合条件的人类HCC数据库(GSE84402),共筛选出1141个差异表达基因(DEGs),其中上调基因720个,下调基因421个。基因功能富集分析和蛋白质互作用分析结果显示CDK1、CDC6、CCNA2、CHEK1、CENPE、PIK3R1、RACGAP1、BIRC5、KIF11和CYP2B6为HCC预后的关键基因。TCGA数据库和Cox回归模型分析显示CDC6、PIK3R1、RACGAP1和KIF11的表达升高,CENPE的表达降低与HCC预后不良密切相关。结论:CDC6、CENPE、PIK3R1、RACGAP1和KIF11可能和HCC的预后不良相关,可作为未来HCC预后研究的参考标志物。

内蒙古锡林郭勒地区黄花蒿、大籽蒿和艾蒿花粉变应原致敏性及其临床意义

目的探讨内蒙古锡林郭勒地区黄花蒿、大籽蒿和艾蒿3种蒿属花粉变应原的致敏性及其临床意义。方法选取2016年7-8月就诊于内蒙古锡林郭勒多伦县人民医院变态反应科的282例疑似夏秋季花粉症患者,男150例,女132例,年龄6～60(32.6±14.4)岁,进行大籽蒿花粉变应原点刺液、黄花蒿花粉变应原点刺液皮肤点刺试验;对以上两种蒿属变应原皮试均阳性患者再进行血清艾蒿sIgE水平检测。根据皮肤点刺试验强度/sIgE分级的分布情况评价不同蒿属花粉的致敏性。结果 282例疑似蒿属过敏的花粉症患者中,259例(91.8%)对黄花蒿和大籽蒿花粉变应原点刺试验均阳性。黄花蒿、大籽蒿点刺强度≥++百分比分别为100%、96.9%,艾蒿sIgE≥Ⅱ级为87.6%。结论内蒙古锡林郭勒地区3种蒿属花粉变应原均具有较强致敏性,黄花蒿致敏性强于大籽蒿。在临床确诊过程中可以单独使用黄花蒿、大籽蒿的皮肤试验或艾蒿sIgE检测诊断蒿属花粉症。

利用文本挖掘技术和生物信息学方法研究鹿茸生物学功效

目的利用文献数据文本挖掘技术结合生物信息学分析方法 ,从基因表达谱角度探索鹿茸的生物学功效。方法首先对中国知网、万方数据库和维普数据库三个常用的中文数据库中关于鹿茸的基因表达调控作用的相关文献进行挖掘,提取基因表达数据,进行数据清洗、标准化。其次,通过Cytoscape制作蛋白相互作用网络,再利用自主研发的"疾病-基因-化合物"分析平台进行关联分析,得到鹿茸的适应证和禁忌证。使用DAVID工具对鹿茸基因表达数据进行KEGG通路功能富集分析,筛选出相应的生物学通路及靶点。最后,通过查阅鹿茸药理学作用相关古籍、文献验证本方法的准确性。结果本文共挖掘到鹿茸相关调控基因30个,其中上调基因21个,下调基因9个;制作出鹿茸相关调控基因蛋白互作网络;关联分析找到十几种鹿茸的适应证和禁忌证;KEGG通路富集分析找到鹿茸在抗肿瘤、抗感染、提高免疫力三个功效方面的作用通路及靶点。结论文本挖掘结合生物信息学方法是一种研究中药药理机制及功效的新方法。

住院患者导管滑脱风险评估表的应用效果的研究

目的:探讨导管滑脱风险评估表在临床上使用的效果。方法:选取2016年2月-2017年2月住院的置管患者120例,随机分为观察组和对照组各60例,其中观察组采用导管滑脱风险评估表进行预见性护理,对照组继续采用常规护理,比较两组导管滑脱率及护理满意率。结果:观察组导管滑脱率低于对照组(P<0.05),护理满意率高于对照组(P<0.05)。结论:导管滑脱风险评估表的应用,可以有效的降低导管滑脱率,提高患者的生存质量,减少医疗纠纷,从而提高护理满意度,值得临床推广。

乳腺癌术后慢性荨麻疹未复发1例报道

目的报告1例慢性荨麻疹40年,乳腺癌术后未复发病例的诊疗过程。方法回顾2014年12月2日首都医科大学附属北京世纪坛医院收治的慢性荨麻疹合并乳腺癌1例并复习文献资料。结果患者女,65岁,因反复泛发性风团疹伴痒40余年,加重4年,咳嗽伴喘鸣音1年就诊。经过敏原检查发现患者对尘螨、牛奶、花生、小麦和虾过敏。诊断:1)慢性荨麻疹;2)支气管哮喘;3)左乳腺占位性病变;4)食物过敏反应;5)高脂血症;6)退行性骨关节病。治疗:经过忌口过敏食物,并做食物日记以及抗组胺对症治疗1年9个月后荨麻疹仍反复发作。5年前发现左乳肿物,1年前乳腺影像学检查发现左乳腺外上象限异常信号结节,并向邻近的腺体组织浸润,在外院行左乳腺肿物切除术,术后病理结果显示(左侧)乳腺浸润性导管癌,与影像学结果一致。术后第2周期化疗结束后荨麻疹未再发作,且无需食物忌口。结论乳腺癌可能是慢性荨麻疹加重的病因之一。对于原因不明且症状、体征持续存在的慢性荨麻疹,我们对患者应该详细询问病史,做全面体格检查及与年龄相关的癌症筛查。

儿童注意缺陷多动障碍伴过敏性鼻结膜炎4例并文献复习

目的探讨儿童注意缺陷多动障碍(attention deficit hyperactivity disorder,ADHD)合并过敏性鼻结膜炎的临床特点。方法回顾2016年5月-2017年9月在外院确诊为ADHD同时伴有过敏性鼻结膜炎、后就诊于首都医科大学附属北京世纪坛医院变态反应科的4例患者的临床资料并做相关文献复习。结果 4例患者,男女各2例,年龄分别为10岁、10岁、11岁、14岁,均有肢体多动、注意力不集中、成绩下降/差等ADHD临床表现,同时还有鼻塞、喷嚏、流涕、挤眼、嗽嗓等过敏性鼻结膜炎症状和咳嗽。经过敏原检查发现患者对尘螨、花粉、真菌以及多种食物严重过敏。治疗:1)食物忌口,并做食物日记;2)进行针对尘螨、真菌、花粉等吸入性变应原的特异性免疫治疗;3)定期随访,随着过敏性疾病症状的好转,ADHD也得到不同程度的控制,且停用药物后ADHD症状无复发。结论对于ADHD患儿应注意询问是否伴发过敏性疾病,且有必要行吸入物和食物等过敏原检测,并针对过敏原进行特异性免疫治疗,ADHD预后良好。

基于多源数据和动作电位特征筛选心肌内向整流钾通道特异性激动剂

目的 基于多源数据和心肌动作电位(action potential,AP)特征筛选出新的内向整流钾通道(inward rectifier potassium channel,IK1)特异性激动剂。方法 HCT116人结肠癌细胞经IK1特异性激动剂zacopride 1μmol/L(Za_1组)和40μmol/L(Za_40组)分别孵育24 h后进行转录组测序(RNA-seq),与对照组(Ctl组)差异表达基因(differentially expressed gene,DEG)信息导入基于多源数据的药物重定位平台,筛选zacopride作用相似物。采用膜片钳法验证预测药物对SD大鼠左心室肌细胞静息电位(resting potential,RP)和AP的影响。结果 Ctl与Za_1组DEG226个,Ctl与Za_40组DEG 302个。经药物重定位平台筛选,两组数据分别筛选出相似度排序前100的药物,取交集并通过文本关联分析,最终得到7种可能与zacopride具有相似作用且未见文献报道的药物,随机编号Drug 1-7。Drug 4、6、7可增大RP,缩短动作电位时程(action potential duration,APD),是潜在的IK1激动剂;Drug 1和3对AP无明显影响;Drug 5可明显延长APD;Drug 2在低浓度时延长APD,高浓度时缩短AP。经进一步验证,Drug 6阿库氯铵在1~50μmol/L浓度范围内可剂量依赖性增大RP,并缩短APD,符合IK1特异性激动剂对动作电位的作用特征。结论 基于多源数据和心室肌AP作用特征的药物筛查方法有利于快速有效判断药物可能的离子通道靶点,从而筛查到更多的IK1激动剂,为抗心律失常新理论和新方法的研究提供更多可能。

变应性鼻炎发病相关基因表达谱的生物信息学分析及作为药物筛选新方法的探索

目的:探讨变应性鼻炎(AR)发病相关基因表达谱特征,并根据药物与疾病基因表达谱相似性对比的原理,筛选出可能对AR具有治疗作用的潜在新型表观药物。方法:以AR为关键词,在开放的人类基因表达数据库和基因芯片数据库中检索与AR发病相关的基因表达谱,并进行聚类分析。然后,在药物基因表达谱数据库中筛选与AR发病相关基因表达谱特征相反者。结果:检索到1个满足条件的相关基因表达数据库GSE43523。与AR发病相关的基因共有11个(表达水平变化超过2倍),其中上调者7个,下调者4个。对AR发病相关基因谱与药物基因表达谱相似性分析发现,嘌呤霉素、脱氧前列腺素J2、泼尼松、苯海索、甲亢平、林可霉素、金鸡纳啶、可可碱、雷公藤和多西拉敏等10种药物都具有治疗AR的作用。结论:采用生物信息学方法,对比疾病发病相关基因表达谱与药物基因表达谱的相似性,有可能成为AR治疗药物筛选的新方法。