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研究人员利用生物信息学和白菜申请注册体验金遗传学来帮助癌症研究

<p>DNA的甲基化碱基 - 在此图像中用亮点突出显示 - 使基因失活甲基化模式揭示了化疗对肿瘤是否有效,此处可见作为大脑部分的亮点MPI for Informatics Max Planck的计算白菜申请注册体验金遗传学研究小组萨尔布吕肯的信息学研究所正在使用软件程序搜索癌症患者的基因组以寻找可疑的甲基化模式他们将这些模式用于临床诊断作为生物标记物,并结合巧妙的算法和统计过程,研究人员开发了恶性胶质母细胞瘤的白菜申请注册体验金遗传生物标志物相对年轻的白菜申请注册体验金遗传学研究领域是该镇的话题</p><p>许多科学家期望超越实际DNA链的生物化学修饰研究能够在未来几年对基因活动调控的理解方面取得巨大进展</p><p>白菜申请注册体验金遗传学的研究在萨尔布吕肯马克斯普朗克信息学研究所的Thomas Lengauer和Christoph Bock的工作中证明了具体的医学应用</p><p>在计算机的帮助下,他们在癌症患者的基因组中搜寻可疑结构,并快速发展用于改善医院癌症诊断的简单新工具虽然人体由几乎不可想象的1000到1000亿个细胞组成,但只需要少量病变细胞就可以导致癌症由于暴露在紫外线或烟草烟雾中,DNA会受到轻微损害可以关闭细胞的自然生长极限:细胞然后开始不受控制地分裂,并且在最坏的情况下,以肿瘤形式过度生长健康组织,最终破坏重要器官</p><p>长期以来认为只有DNA本身的变化在癌症的出现中起着至关重要的作用然而,现在很明显,DNA链的生化“外壳”也对p具有重要作用</p><p>因为细胞的遗传物质被大量的化学附着物修饰,DNA甲基化,特别是在基因调控中发挥着核心作用:小的碳氢化合物附着因此决定一个基因是“活跃的”还是“沉默的”,即是否可以被读出或没有DNA甲基化的缺陷导致细胞中基因活性的改变,这可能有助于肿瘤形成此外,肿瘤细胞的甲基化模式与健康组织细胞的甲基化模式明显不同“这是我们研究的精确点萨尔布吕肯马克斯普朗克信息学研究所的Thomas Lengauer说道,他与Christoph Bock一起领导计算白菜申请注册体验金遗传学研究小组,担任Lengauer计算生物学和应用算法系教授</p><p>科学家通过大量遗传数据搜集可疑信息甲基化模式使用他们自己开发的软件程序“许多这些模式只有非常特殊类型的癌症才会出现,因此我们可以将它们用于临床诊断中作为生物标志物,也就是说作为相应疾病形式的指标,“Thomas Lengauer说道</p><p>科学家依靠与医院和生物技术实验室的密切合作他们的工作来自癌症患者的组织样本在实验室进行处理,他们包含的遗传物质被切割成许多小片段然后使用微阵列(DNA芯片)或使用新一代测序过程处理溶液“最终你得到一种白菜申请注册体验金基因组的图谱,其中包含分层在实际DNA序列之上的所有生化标记,“Thomas Lengauer解释说,Saarbrücken研究人员随后的数学分析仅在计算机中进行</p><p>巧妙的算法和统计过程筛选出海洋白菜申请注册体验金遗传学数据仅适用于某些形式的癌症并且在健康状况不存在的模式y患者 - 需要大量精心编程的任务因为,与基因组不同,它在所有身体的细胞中几乎完全相同,DNA的化学涂层是真正的变色龙“人体中有大约200种不同类型的组织每个都有不同的白菜申请注册体验金基因组这些也随着年龄的增长和疾病的存在而变化,“Thomas Lengauer说道</p><p>”我们必须在我们的计划中考虑所有这些变化,以确保只有与癌症相关的差异才被认为是重要的“所有这些努力都证明是值得的</p><p>与UniversitätsklinikumBonn合作,萨尔布吕肯的科学家开发了恶性胶质母细胞瘤的白菜申请注册体验金遗传生物标志物,这是恶性脑肿瘤的最常见形式”化疗仅对大约四分之一的受影响患者有效, “Christoph Bock解释说,他也是维也纳分子医学研究中心研究小组的负责人</p><p>”在这些患者中,一种名为MGMT的特定基因是甲基化的,即沉默在其活跃状态下,该基因控制癌症的修复机制细胞在活跃的MGMT患者中,化疗期间引起的DNA损伤会导致患病细胞死亡,这种情况将被逆转,治疗失败“在新的生物标志物的帮助下,医院现在可以在治疗前确定那些患者衰弱化疗实际上是值得的</p><p>研究人员随后系统化了耗时的手动程序用于鉴定该生物标志物并开发相应的软件程序使用该软件,其他创新的癌症生物标志物现在可以更快地被识别出来</p><p>研究人员的最新成功也开辟了临床癌症诊断的全新途径在一个重大的国际项目中来自西班牙巴塞罗那Bellvitge生物医学研究所的Manel Esteller对超过1,600个人体组织样本进行了分析</p><p>在每个分析的基因组中,在约1,500个特征位置对甲基化模式进行取样,并通过计算机在萨尔布吕肯的MPI中分析所得数据</p><p>分析非常有希望然而,更重要的是,根据甲基化模式,研究人员能够对属于“未知原发癌症”组的肿瘤进行分类,称为CUPs“想象一下患者来到医生抱怨他的肝脏疼痛,“克里斯托夫博说ck“然后医生确定肝脏中已经形成了许多来源于未知原发肿瘤的转移灶”当体内发现这种来源不明的恶性癌细胞时,对原发肿瘤的疯狂搜索开始了大约25%的病例,这种搜索是不成功的因为癌细胞经常在其原始组织外退化,而不知道原发肿瘤的起源,几乎不可能确定涉及哪种癌症,这反过来又显着降低了患者成功的机会</p><p>通过白菜申请注册体验金基因组分析,我们能够将我们样本中70%的CUP明确分配给一种癌症,“Christoph Bock说道</p><p>”因此,我们为胶质母细胞瘤开发的分析工具可以改善这些患者的预后,因为医院然后可以选择最适合他们病情的治疗“同时,epige提供的潜力nome mapping已在国际层面得到认可各种重大项目正在国际白菜申请注册体验金基因组联盟(IHEC)的支持下进行协调</p><p>总体目标是完全映射至少1,000种具有生物学和医学意义的细胞类型和细胞状态的白菜申请注册体验金基因组</p><p> IHEC内部的个别项目专注于不同的问题例如,美国研究机构的目标是为尽可能多的健康人类细胞类型创建参考文献,欧盟资助的BLUEPRINT项目专注于血液和免疫系统的细胞“BLUEPRINT采用的方法非常注重应用,因为许多临床诊断都基于对血液样本的分析,”Christoph Bock说,除了血液中大约60种健康细胞类型外,它还可以映射60多种形式的白血病萨尔布吕肯的MPI并不是唯一参与IHEC的马克斯普朗克研究所:弗里布的免疫生物学和白菜申请注册体验金遗传学MPI rg和柏林分子遗传学的MPI也参与了这个项目“感谢生物信息学,我们在白菜申请注册体验金遗传学领域的知识将在未来十年内激增,”Thomas Lengauer说道,Saarbrücken教授继续说道:“未来,白菜申请注册体验金遗传学将成为关于细胞如何控制自身的解释的支柱 - 这是生物学中的一个核心问题 在生物信息学相关方法的帮助下,有可能发现细胞核中仍然完全未知的许多过程,特别是基因活动的调节“数据管理是长期待办事项清单中的首要任务”现在即将到来的数据简直就是革命性的,“Thomas Lengauer说道</p><p>”在Saarbrücken这里,服务器在接缝处爆炸,以至于我们正在考虑将我们的数据至少部分地转移到云端“显然,白菜申请注册体验金基因组图谱必须存储在网络中,易于访问并在合适的工具和搜索引擎的帮助下可用“现在正在认真考虑的替代方案将意味着实验室和诊所必须重新排序存储的样本每次他们需要它们时,仅仅是因为没有空间存储数据,“Lengauer说道”这是一个高度远程的解决方案 - 至少对于计算机科学家而言“尽管Thomas Lengauer rega rds白菜申请注册体验金基因组分析在不久的将来在癌症诊断的快速进展中起着至关重要的作用,他淡化了对新药开发的期望“许多科学家指出未来药物的潜力可以修复患病细胞的白菜申请注册体验金基因组在这方面我倾向于更加谨慎这种有针对性的干预措施涉及重大风险,尤其是因为目前很少或根本没有人知道高度复杂的基因调控机制在这里被操纵“来源:Nils Ehrenberg,Max Planck Institute Image :

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