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增强子调控癌症发生发展的机制研究

遗传 2022年第4期44卷 275-288页

作者：漆思晗王棨临张俊有刘倩李春燕北京航空航天大学医学科学与工程学院北京100191 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191 北京航空航天大学大数据精准医疗高精尖创新中心北京100191 北京航空航天大学工业和信息化部大数据精准医疗重点实验室北京100191

增强子是一段具有转录调控功能的DNA序列,主要通过顺式调控方式发挥作用。由于增强子及其调控基因在位置和距离上的不确定性,大大增加了研究增强子作用机制的复杂性和困难性。越来越多的证据表明,增强子与癌症等疾病的发生发展密切相关... 详细信息

增强子是一段具有转录调控功能的DNA序列,主要通过顺式调控方式发挥作用。由于增强子及其调控基因在位置和距离上的不确定性,大大增加了研究增强子作用机制的复杂性和困难性。越来越多的证据表明,增强子与癌症等疾病的发生发展密切相关,因此开展癌症相关增强子的研究,将有助于全面解析癌症发病机制,并推动抗肿瘤药物的高效研发,具有重要的社会意义和经济价值。目前对于增强子的鉴定不充分,增强子在癌症和其他疾病中的发生发展调控机制尚未得到完整的解析。本文主要对增强子和超级增强子及其特性进行介绍,并在全基因组水平上对增强子的预测和鉴定进行了描述,最后总结了近年来增强子在癌症等疾病发生过程中所发挥的调控作用,从而为未来解析增强子调控机制以及癌症的诊断和治疗提供参考。

关键词：增强子超级增强子癌症调控机制

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基于特征运动观测的蝴蝶前飞规律及样机验证

北京航空航天大学学报 2023年第7期49卷 1651-1660页

作者：张益鑫王兴坚王少萍池小楷杜韶阳北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京100191 北京航空航天大学大数据精准医疗高精尖创新中心北京100191 北京航空航天大学宁波创新研究院宁波315800

为了研究蝴蝶扑翼飞行的原理,研制低频扑翼的仿生器,通过蝴蝶飞行运动的生物学观测,提出蝴蝶的3种特征运动状态,分析扑翼运动、胸部俯仰运动及腹部摆动运动之间的相位关系,构建蝴蝶前飞运动学模型。基于“杆-膜”仿生翼的新工艺和定制... 详细信息

为了研究蝴蝶扑翼飞行的原理,研制低频扑翼的仿生器,通过蝴蝶飞行运动的生物学观测,提出蝴蝶的3种特征运动状态,分析扑翼运动、胸部俯仰运动及腹部摆动运动之间的相位关系,构建蝴蝶前飞运动学模型。基于“杆-膜”仿生翼的新工艺和定制的机载飞控系统,研制轻量化的仿生蝴蝶扑翼飞行器样机,研究蝴蝶样机的飞行控制策略。通过六维力传感器对样机做地面动力学测试,利用高速摄像机对样机飞行进行运动学跟踪,证明了基于特征运动状态的蝴蝶前飞规律和原理样机研制的有效性。

关键词：蝴蝶飞行规律典型特征运动扑翼飞行器仿生机器人膜翼制作

CRISPR/Cas基因编辑技术在增强子功能分析及鉴定中的研究进展

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中国生物工程杂志 2022年第4期42卷 24-32页

作者：张俊有王棨临刘倩漆思晗李春燕北京航空航天大学医学科学与工程学院大数据精准医疗高精尖创新中心北京100191 北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191 北京航空航天大学工业和信息化部大数据精准医疗重点实验室北京100191

增强子是生物体内重要的顺式基因表达调控元件,参与众多生物学过程,与癌症的发生发展及多种疾病的产生紧密相关。虽然基于生物信息学的方法可以对增强子进行鉴定和筛选,然而由于增强子与靶基因的位置和方向不确定,大大增加了深入研究增... 详细信息

增强子是生物体内重要的顺式基因表达调控元件,参与众多生物学过程,与癌症的发生发展及多种疾病的产生紧密相关。虽然基于生物信息学的方法可以对增强子进行鉴定和筛选,然而由于增强子与靶基因的位置和方向不确定,大大增加了深入研究增强子调控机制的难度。近年来,CRISPR/Cas技术的不断发展创新,为揭示和验证增强子的分子机制提供了可操作性。因此,在系统回顾CRISPR/Cas技术的发展过程及在生物学中的应用基础上,重点总结近年来CRISPR/Cas技术在增强子研究中的创新应用,包括不同CRISPR/Cas技术的作用原理及CRISPR/Cas技术如何编辑增强子等,以期为利用CRISPR/Cas技术研究增强子功能机制提供可行性参考。

关键词： CRISPR/Cas 增强子超级增强子基因编辑

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增强子的鉴定及其在肿瘤研究中的应用

遗传 2020年第9期42卷 817-831页

作者：刘倩李春燕北京航空航天大学大数据精准医疗高精尖创新中心和医学科学与工程学院北京100191 工业和信息化部大数据精准医疗重点实验室(北京航空航天大学) 北京100191

增强子是一类增强靶基因转录活性的DNA顺式作用元件。但是增强子与靶基因的方向和距离不确定,大大增加了研究增强子调控的靶基因及其作用机制的困难。已有大量研究显示,增强子的突变或功能异常与疾病发生发展相关;仅有少量研究报道增强... 详细信息

增强子是一类增强靶基因转录活性的DNA顺式作用元件。但是增强子与靶基因的方向和距离不确定,大大增加了研究增强子调控的靶基因及其作用机制的困难。已有大量研究显示,增强子的突变或功能异常与疾病发生发展相关;仅有少量研究报道增强子通过促进靶基因的表达,引发癌症或产生抗药性。目前与癌症发生发展和在癌症治疗过程中抗药性产生相关的增强子尚未得到充分鉴定,这些增强子的调控机制也未得到充分解析。本文对目前可在全基因组水平上预测和鉴定增强子以及解析增强子调控机制的方法进行总结和对比,并对近几年增强子在肿瘤诊断、治疗和发生发展机制中的研究进展进行综述。期望本文为筛选与癌症发生发展相关的增强子和解析这些增强子的调控机制提供参考,为提高癌症的诊断和制定癌症的治疗策略提供新的视角。

关键词：增强子超级增强子鉴定肿瘤

微核组学可视化分析与人工智能检测策略的研究进展

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中华预防医学杂志 2022年第3期56卷 391-396页

作者：王保民胡耿胡丽华陈丹安羽李呈贾光胡贵平北京航空航天大学生物与医学工程学院北京100191 北京航空航天大学医学科学与工程学院北京100191 北京大学第一医院北京100034 北京航空航天大学大数据精准医疗高精尖创新中心北京100191 北京大学公共卫生学院北京100191

微核组学试验可综合展示DNA损伤与修复、染色体断裂或丢失、细胞生长抑制等多种有害结局终点,具有快速、简便、经济等特点。其不仅被广泛应用于综合评估外源性化学物质的遗传作用类型和模式,还在癌症人群的高风险筛查和风险评估中具有... 详细信息

微核组学试验可综合展示DNA损伤与修复、染色体断裂或丢失、细胞生长抑制等多种有害结局终点,具有快速、简便、经济等特点。其不仅被广泛应用于综合评估外源性化学物质的遗传作用类型和模式,还在癌症人群的高风险筛查和风险评估中具有重要意义。然而,传统的微核组学图像计数方法(人工镜检计数、流式细胞仪计数、计算机图像分析系统)存在耗时长、准确度低,花费大等特点,不能满足当前大规模、多指标、快速化、高精度以及可视化的分析要求。近年来,随着大数据精准医疗时代的快速发展,基于机器学习的新型微核组学可视化分析与深度学习的检测策略展现出很好的应用前景。本综述在分析微核组学的应用价值的基础上,对微核图像传统和新型人工智能计数进行了系统的比较,并对微核图像检测的未来方向进行了初步探讨。

关键词：基因组学人工智能生物学标记微核可视化分析

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靶向PD-L1蛋白的计算机辅助药物筛选

物理学报 2023年第24期72卷 58-70页

作者：林开东林晓倩林绪波北京航空航天大学医学科学与工程学院/生物与医学工程学院北京市生物医学工程高精尖创新中心北京100191 北京航空航天大学沈元学院北京100191

针对PD-1/PD-L1免疫检查点的单克隆抗体抑制剂逐渐进入市场并在多种类型的肿瘤治疗中取得一定的积极效果.然而,随着应用范围的不断扩展,抗体药物的局限性以及过多同质化研究等问题逐渐显现出来,小分子化合物抑制剂成为了研究者们关注的... 详细信息

针对PD-1/PD-L1免疫检查点的单克隆抗体抑制剂逐渐进入市场并在多种类型的肿瘤治疗中取得一定的积极效果.然而,随着应用范围的不断扩展,抗体药物的局限性以及过多同质化研究等问题逐渐显现出来,小分子化合物抑制剂成为了研究者们关注的新焦点.本文旨在利用基于配体和基于结构的结合活性预测方法实现针对PD-L1靶点的小分子化合物虚拟筛选,从而帮助加速小分子药物的开发.通过从相关研究文献及专利收集PD-L1小分子抑制活性数据集,根据不同分子表征方法和算法构建机器学习活性判定分类模型和活性强度预测回归模型,两类模型从大型类药小分子库(ZINC15)中筛选获得68种高PD-L1抑制活性候选化合物.其中10种化合物不仅具备良好的药物相似性和药代动力学,还在分子对接中与已报道的热点化合物表现出同等水平的结合强度和相似的作用机制,这一现象在后续分子动力学模拟和结合自由能估计中得到进一步验证.本文提出了一个融合基于配体方法和基于结构方法的计算机辅助药物研发工作流程,其在大型化合物数据库中有效筛选出有潜力的PD-L1小分子抑制剂,有望助力加速肿瘤免疫治疗的应用.

关键词： PD-1/PD-L1 虚拟筛选机器学习分子动力学模拟

PET/CT、SPECT/CT影像组学:沟通宏观影像和微观分子的桥梁

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中华核医学与分子影像杂志 2024年第2期44卷 65-67页

作者：牟玮田捷北京航空航天大学医学科学与工程学院、大数据精准医疗工信部重点实验室北京100191

PET/CT、SPECT/CT作为典型的多模态成像方式,既能反映病灶的解剖形态学信息,又能反映细胞分子水平的功能信息,为临床肿瘤、心血管疾病等的诊断、疗效监测和预后评估提供了重要参考依据。目前,基于PET/CT影像的疾病诊断主要依靠大小、形... 详细信息

PET/CT、SPECT/CT作为典型的多模态成像方式,既能反映病灶的解剖形态学信息,又能反映细胞分子水平的功能信息,为临床肿瘤、心血管疾病等的诊断、疗效监测和预后评估提供了重要参考依据。目前,基于PET/CT影像的疾病诊断主要依靠大小、形态、位置、密度等形态学征象以及SUV、肿瘤代谢体积(metabolic tumor volume,MTV)和病灶糖酵解总量(total lesion glycolysis,TLG)等半定量功能参数进行判断。然而,这些指标无法定量评估病灶的结构及代谢异质性,难以量化疾病的微观结构及代谢改变。近年来,随着人工智能算法的不断发展,新的模式识别技术和图像处理技术不断涌现,影像组学应运而生,并快速应用于PET/CT、SPECT/CT影像的量化分析中[1-2]。

关键词： SPECT/CT 细胞分子水平代谢改变影像组学 PET/CT 解剖形态学心血管疾病模式识别技术

基于眼动、位姿及场景的人体运动方向预测方法

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北京航空航天大学学报 2021年

作者：张卿王兴坚苗忆南王少萍 AlexanderI.Gavrilov 北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院北京航空航天大学大数据精准医疗高精尖创新中心 BaumanMoscowStateTechnicalUniversity，DepartmentofAutomaticControlSystems

人机交互是构建各种智能系统的第一步。随着机器在人类生活中的参与度越来越高，对于人机交互的需求也越来越高。外骨骼机器人作为新提出的改善、提高人类生活能力的智能设备，同样需要高效智能的人机交互系统，而人机交互的第一步，则... 详细信息

人机交互是构建各种智能系统的第一步。随着机器在人类生活中的参与度越来越高，对于人机交互的需求也越来越高。外骨骼机器人作为新提出的改善、提高人类生活能力的智能设备，同样需要高效智能的人机交互系统，而人机交互的第一步，则是精准预测人的行为意图。从外骨骼机器人的顶层控制角度出发，报告了人体运动意图识别和外骨骼机器人智能交互能力的研究现状，并对人体运动方向识别进行了研究。提出了一种结合眼动信息、位置姿态信息、以及场景视频信息的多信息融合的人体运动意图识别网络架构，并进行了采集设备的穿戴实验。利用实验数据，对提出的网络算法进行了实验验证。结果表明，所提出的人体运动方向的识别系统，可以预测出人体运动过程中的运动方向。

关键词：眼睛追踪预测算法运动方向人体行为人机交互

基于人工智能和医疗大数据的肿瘤荧光手术导航与量化评估策略

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中华消化外科杂志 2024年第4期23卷 536-542页

作者：田捷王坤董迪刘振宇张泽宇方梦捷北京航空航天大学医学科学与工程学院大数据精准医疗高精尖创新中心北京100191 中国科学院分子影像重点实验室中国科学院自动化研究所北京100190

分子成像历经20余年发展,大量新型技术被提出,但仅有小部分成功实现临床转化,进入临床实践应用并取得显著效果.基于荧光分子成像的术中导航和基于医学影像大数据的定量分析技术,正在开展越来越多的临床试验并逐步赢得广泛认可.这两项技... 详细信息

分子成像历经20余年发展,大量新型技术被提出,但仅有小部分成功实现临床转化,进入临床实践应用并取得显著效果.基于荧光分子成像的术中导航和基于医学影像大数据的定量分析技术,正在开展越来越多的临床试验并逐步赢得广泛认可.这两项技术通过与人工智能的深入融合,在消化系统肿瘤的术前诊断、术中导航和术后预测中取得系列研究成果,为消化系统疾病患者的个体化诊断与治疗提供了医学影像领域的新技术支持.

关键词：人工智能荧光分子成像手术导航医学影像大数据影像组学