背景介绍 在细胞生物学中，理解细胞对扰动的不同响应至关重要。扰动（perturbation）是指通过基因编辑、化学物质、环境变化或机械力等方式改变细胞状态，从而研究其功能。然而，现有的方法在量化单细胞水平的异质性响应时存在局限性，尤其是在部分基因扰动（partial gene perturbation）和剂量效应（dosage effect）的分析上表现不佳。为了解决这一问题，研究者开发了一种新的计算方法——扰动响应评分（Perturbation-Response Score, PS），旨在更准确地量化单细胞扰动响应的异质性，并揭示细胞内在和外在因素对扰动结果的影响。 论文来源 本论文由Bicna Song、Dingyu Liu等多名研究者共同完成，作者来自多个知名机构，包括Children...

在功能基因组学领域，研究人员一直致力于通过观测数据预测因果调控关系。然而，尽管现代技术能够测量多种分子模态，从观测数据中推断出因果调控关系仍然具有挑战性。特别是，信号通路调控因子的下游效应物（effectors）的识别和量化是基因组学研究的重点之一。CRISPR等基因组编辑工具的出现为大规模并行筛选提供了可能，尤其是与单细胞RNA测序（scRNA-seq）结合的Perturb-seq技术，能够通过遗传扰动实现因果推断。然而，现有的Perturb-seq应用主要集中在静止细胞中，可能无法准确描述依赖于上下文的基因功能。 为了解决这一问题，研究人员开发了一种可扩展的Perturb-seq工作流程，结合了组合索引和下一代测序技术，系统地识别了不同生物背景下信号调控因子的靶标。通过这一方法，研究人员...

背景介绍 单细胞RNA测序（single cell RNA-seq, scRNA-seq）技术近年来在生物医学研究中得到了广泛应用，它能够揭示单个细胞中基因表达的异质性，为理解细胞类型、细胞状态以及疾病机制提供了重要工具。然而，scRNA-seq数据具有小样本、高维度、高噪声等特点，这使得在聚类和分类之前进行基因选择成为必要步骤。传统的统计分析和机器学习方法在处理高维数据时往往面临“维度灾难”问题，因此，如何有效地从海量基因中选择出具有代表性的基因，成为当前研究的热点之一。 为了解决这一问题，本文作者提出了一种基于模糊粗糙迭代计算模型（Fuzzy Rough Iterative Computation Model, FRIC-Model）的基因选择方法。该方法通过引入模糊对称关系（fuzzy...

学术背景介绍 剪接体（spliceosome）是一个高度动态的大分子复合物，负责从pre-mRNA中精确切除内含子（intron）。尽管近年来通过冷冻电镜（cryo-electron microscopy, cryo-EM）技术，科学家们已经对剪接体的逐步组装、催化剪接和最终解离过程有了较为全面的结构理解，但剪接体如何识别并拒绝次优剪接底物的分子机制仍不清楚。这一问题对于理解剪接保真性（splicing fidelity）至关重要，因为剪接错误可能导致基因表达异常，进而引发多种疾病。 本文的研究旨在揭示剪接体如何通过特定的RNA解旋酶（helicase）和G-patch蛋白（G-patch protein）来识别和拒绝异常的剪接底物，特别是那些含有非典型5’剪接位点（5’ splice si...

学术背景 人类基因组计划（Human Genome Project）的完成极大地推动了我们对复杂生物过程的全基因组理解。然而，基因组中仅有约1%的区域编码蛋白质，其余大部分为非编码区域，产生大量的非编码RNA（ncRNA），如长链非编码RNA（lncRNA）。近年来，越来越多的研究表明，这些非编码RNA可能编码新型肽段，并在细胞活动中发挥重要作用。例如，某些lncRNA编码的肽段在肌肉生理功能、代谢调节、免疫反应等过程中扮演关键角色。然而，由于技术限制，这些非经典翻译产物（如新型肽段）的系统识别和功能表征仍然是一个巨大的挑战。 胃癌作为全球第五大常见癌症，具有高度异质性和缺乏早期诊断标志物的特点。尽管基因组学、转录组学和蛋白质组学研究已经揭示了胃癌的多组学特征，但针对新型肽段的研究仍然较少。...

乳腺癌是全球女性中最常见的恶性肿瘤之一，其发病机制复杂，涉及多种基因突变和信号通路异常。同源重组缺陷（Homologous Recombination Deficiency, HRD）是乳腺癌中的一个重要分子特征，与患者对PARP抑制剂（PARPi）治疗的敏感性密切相关。HRD通常由BRCA1/2基因突变引起，但越来越多的研究表明，其他基因的突变也可能导致HRD。TP53基因是乳腺癌中最常见的突变基因之一，其在细胞周期调控、DNA修复和基因组稳定性中发挥关键作用。然而，TP53突变与HRD之间的关系尚未完全阐明。本研究旨在通过临床下一代测序（Next-Generation Sequencing, NGS）技术，探索TP53特异性突变在乳腺癌HRD中的潜在作用，并评估其作为PARPi治疗生物标...

学术背景 主动脉瘤（Aortic Aneurysm, AA）是一种主动脉异常扩张的疾病，常见于腹主动脉和胸主动脉。主动脉瘤在65岁以上人群中发病率较高，若未及时诊断和治疗，可能导致致命的破裂。尽管年龄、吸烟、高血压和男性性别被认为是重要的风险因素，但这些因素既非必要也不充分，表明遗传易感性在疾病发生中起着关键作用。目前，大多数主动脉瘤病例，甚至家族性主动脉瘤，尚未找到已知的致病基因变异。仅有约2%的非选择性腹主动脉瘤患者和5%的非选择性胸主动脉瘤患者在已知的主动脉瘤基因中携带（可能）致病性变异。这表明，大多数主动脉瘤具有复杂的遗传背景，可能涉及多个基因的相互作用。 转化生长因子β（Transforming Growth Factor-β, TGF-β）信号通路在主动脉瘤的发生中起着重要作用。...

在基因组学领域，理解基因组的空间组织对于揭示基因调控机制至关重要。Hi-C技术作为一种全基因组染色体构象捕获技术，能够揭示基因组的三维结构，特别是染色质环（chromatin loops）在基因调控中的关键作用。然而，现有的Hi-C数据分析方法通常只能识别共享的染色质环，而难以检测细胞类型特异性的染色质环。这限制了我们对不同细胞类型中基因调控机制的理解。为了解决这一问题，Rui Liu等人提出了一种新的算法——SSSHiC（Significance in Scale Space for Hi-C Data），旨在通过尺度空间分析来识别细胞类型特异性的染色质环，从而更好地理解基因调控的细胞特异性。 论文来源 这篇论文由Rui Liu、Zhengwu Zhang、Hyejung Won和J. S...

非编码RNA（ncRNA）在细胞过程和疾病发展中扮演着关键角色。尽管基因组测序项目揭示了大量非编码基因的存在，但ncRNA的功能和分类仍然是一个复杂且具有挑战性的问题。ncRNA的多样性、复杂性和功能性使其成为生物医学研究的重要对象，尤其是在生物标志物和治疗靶点的发现中。然而，现有的ncRNA分类工具大多仅依赖于单一或两种数据类型（如序列或二级结构），忽略了其他可能提供重要信息的数据源。此外，现有方法通常缺乏可解释性，难以揭示不同ncRNA类别的特征。 为了解决这些问题，来自Université Paris-Saclay和Institut Curie的研究团队提出了一种名为MMNC（Multi-Modal Interpretable Representation for Non-Coding...

基因组分析的隐私保护框架：基于多密钥同态加密的研究 学术背景 随着基因组测序成本的降低，基因组数据的广泛可用性为个性化医疗（也称为基因组医学）开辟了新的可能性。然而，基因组数据包含大量敏感信息，如疾病易感性、祖先信息和身体特征，这些信息的隐私问题成为了医学研究和数据共享的重大障碍。尽管研究人员已经提出了多种隐私保护技术，但现有的基于密码学的方法在互操作性、可扩展性、隐私保护程度以及多方分析支持方面仍存在不足。这些局限性限制了基因组数据的潜力，阻碍了其在医学研究中的应用。因此，开发一种既能保护隐私又能支持多方基因组数据处理的加密技术成为了迫切需求。 论文来源 这篇论文由Mina Namazi、Mohammadali Farahpoor、Erman Ayday和Fernando Pérez-Go...