转录组测序技术研究进展
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水产动物基因转录组学研究进展摘要:我国作为最大的发展中国家和传统的农业大国,农业有着巨大的应用空间和广阔的发展前景。
而在农业中,水产方面又是一大类重要的发展方面。
近年来,水厂养殖相关技术不断更新发展,我国的水产行业发展水平日新月异,而在相关研究中,分子生物学与水产的结合吸引了更多人的目光。
本文将就分子生物学与水产养殖的结合进行综述,主要方面为外界环境条件改变、饲料营养成分改变对基因表达的影响以及转录组学技术在水产动物研究中的应用。
关键词:水产养殖;分子生物;基因表达;转录组学1 基因转录组学在水产动物研究中的应用近年来,转录组学技术及其在水产动物中的研究备受研究者的广泛关注。
转录组学技术主要有基于杂交技术和测序技术为基础的两大类技术; 两类技术在水产动物的转录组学研究中均得到了广泛运用。
以下就近年来水产动物在免疫应答、生长发育、生物进化和毒理学方面的转录组学研究进展进行整理。
转录组学、基因组学和蛋白质组学等各种组学技术在揭示水产动物抗病免疫、生长发育、系统进化和生物毒理过程及相应机理方面的研究中越来越重要。
通过组学研究,可以深刻理解水产动物各种生命活动规律的内在联系和分子机制,并根据相应结果进一步运用到抗病育种、药物筛选、种质资源保护和环境监测等多个研究领域。
转录组学是研究特定细胞、组织或器官在特定生长发育阶段或某种生理状况下所有转录本的科学。
这所有的转录本就称之为转录组,包括编码蛋白质的mRNA和非编码RNA( rRNA,tRNA和其他ncRNA)。
与基因组相对稳定不同的是,转录组是随着生长发育阶段、生理状态和外界环境的改变而变化的。
因此,转录组分析成为研究生物生长发育、应激生理、抗病免疫等作用机制的有力工具。
依据转录组学技术原理的不同,可以将其划分为两类技术,一种是基于杂交的转录组学技术,如利用cDNA微阵列(cDNA microarray) 和DNA宏阵列( DNA macroarray) 进行检测的转录组学技术; 一种是基于测序的转录组学技术,如cDNA 文库或表达序列标签( expressed sequence tags,EST) 文库测序技术,基因表达系列分析( serial analysis of gene expression,SAGE) 技术和大规模平行测序( massively parallel signature sequencing,MPSS) 技术,以及近年来发展起来的下一代高通量测序技术( next generation sequencing,NGS) ,即RNA测序( RNA sequencing,RNA-seq) 技术等。
疾病转录组学分析研究进展在遗传学研究领域中,转录组学分析一直被视作重要的方向之一。
通过研究转录组,有助于我们深入了解细胞分子机理,从而识别与疾病有关的基因和通路。
随着测序技术的不断发展和逐渐普及,转录组学分析已经成为对于疾病研究的一个重要手段。
疾病转录组学分析方法近年来,高通量测序(RNA-seq)这一新技术的出现,使得转录组学的研究变得更加准确和高效。
高通量测序的优势在于其能够基因差异表达研究的全面性,而这也是基于微阵列(microarray)技术无法达到的。
高通量测序技术能够在单个细胞水平上进行转录组学分析并进行基因的表达定量,精准地识别不同组织、细胞和时间点所表达的基因分布。
除了RNA-seq外,还有许多其他的转录组学分析方法,如CAGE、RNA-seq和array-based measurement等,这些方法有自己的特点,适用于不同的研究方向和领域。
从转录组学分析的角度,选择合适的技术方法非常关键。
疾病转录组学分析应用现状转录组学分析的应用在癌症研究、心血管疾病、神经系统疾病以及自身免疫性疾病(例如类风湿关节炎、红斑狼疮等)等多个领域显示出了巨大的潜力。
其中癌症研究领域最为深入,且已经成为了转录组学分析的主要应用领域。
RNA-seq技术能够通过对于癌症患者样本和正常人群样本的基因表达差异进行分析,从而在癌症基因和通路发掘过程中有很重要的作用。
与此同时,还有许多相关研究,如肺癌、结直肠癌和乳腺癌等多种癌症表型的RNA-seq研究。
与此同时,心血管疾病、神经系统疾病和自身免疫性疾病等领域的研究也在逐渐深入。
1. 关于下游分析技术的研究在进行RNA-seq研究时,基因表达定量和差异分析是最基本的必需环节,除此之外,还需要进行丰富性分析、功能分析和通路分析等下游分析技术。
这些技术能够通过基因注释、基因富集分析和功能富集分析等途径,更全面地理解基因差异表达背后的生物学特性。
与此同时,还需要不断探索新的分析思路和方法技术,以适应实际应用中的需求。
基于转录组学技术的遗传多样性研究进展随着科学技术的不断发展,人类对于生命科学领域的研究也越来越深入。
其中,遗传多样性的研究一直是生物学家们非常关注的问题。
而对于遗传多样性的研究,转录组学技术成为了重要的研究手段之一。
本文将探讨基于转录组学技术的遗传多样性研究进展。
一、转录组学技术介绍转录组是指一个生物体内的所有转录体,即mRNA的总和,描述了细胞在一定条件下所表达的全集基因。
随着高通量测序技术的发展,现在可以通过RNA测序技术对细胞、组织和器官的转录组进行全面的测量和描述,并对RNA中的基因信息进行解析和分析。
其中涉及到的转录组学技术主要包括:全基因组扫描芯片(WGSA)、串联分析和转录组测序。
其中后者,即转录组测序(RNA-Seq),已经成为了研究转录组的最重要手段之一。
二、基于转录组学技术的遗传多样性研究通过RNA-Seq技术对于生物样本进行测序,可以得到大量的RNA序列信息,这些序列信息包含了多个基因表达的信息。
通过对这些RNA序列的比对和统计分析,可以了解不同个体在遗传表达基因上的差异,从而研究遗传多样性。
在此基础上,近些年来,越来越多的研究者开始利用RNA-Seq技术来研究单倍型和基因表达在不同组织中的变化,进一步推动了遗传多样性研究的发展。
与传统的遗传多样性研究不同,基于转录组学技术的遗传多样性研究可以避免遗传变异类型的选择。
也就是说,不像传统的基因组研究只能研究明确的突变(例如SNP、插入和缺失等),而RNA-Seq则能够捕捉对于基因表达产生影响的各种小突变和大规模结构变化。
因此,转录组测序技术可以提供更为准确和全面的遗传多样性信息。
三、研究案例:遗传多样性在人类进化中的研究基于转录组学技术的遗传多样性研究不仅可以用于探索细胞内基因表达的调节机制,还可以用于探究人类进化历程中的遗传多样性变化。
例如,德国海德堡大学的研究人员以非洲人类机构中的两个DNA样品为例,研究了细胞周期调控因子在古代和现代人之间的遗传变异和表达差异。
论转录组的研究方法及当前进展转录组学是研究基因组所有转录本的一项技术。
转录组研究方法是通过使用高通量测序技术对组织或个体在特定条件下的所有mRNA进行测序,并利用生物信息学方法对所得数据进行分析和解读。
转录组研究旨在了解基因组在转录水平上的整体表达差异和调控机制,揭示基因在特定生物学过程中的功能和相互关系,以及识别与疾病相关的基因表达异常。
转录组研究方法主要包括实验设计、样品采集、RNA提取、文库构建、高通量测序和数据分析等步骤。
在实验设计阶段,研究者需要确定研究目的、选择样本类型和条件、确定对照组,以及确定测序平台等。
在样品采集和RNA提取步骤中,研究者需选择适当的组织或细胞类型、采集足够数量的样品,并使用RNA提取试剂盒提取内源性RNA。
文库构建步骤中,研究者需要通过将RNA逆转录合成cDNA,进行文库构建,并利用文库建设试剂盒进行PCR扩增。
高通量测序阶段,常用的技术包括RNA-Seq和微阵列。
RNA-Seq技术通过构建cDNA文库,并使用Illumina HiSeq等高通量测序平台进行测序,生成大量的RNA序列数据。
微阵列技术通过将RNA与探针杂交,利用辨识标记杂交到探针上的RNA的方式检测基因表达水平。
数据分析阶段主要包括数据预处理、基因差异表达分析、功能注释和通路分析等。
预处理步骤包括清洗、质量控制和对齐等,以确保后续分析的可靠性和准确性。
基因差异表达分析可通过比较两个或多个条件的转录组数据得出差异表达的基因集合。
功能注释和通路分析通过对差异表达的基因进行功能注释和通路富集分析,揭示不同基因的功能和相互作用过程。
转录组学的研究方法在生命科学领域取得了重要的进展。
它广泛应用于生物学、医学和农业等领域。
在生物学研究中,转录组学为生物进化、发育和适应性提供了重要的证据和洞察。
在医学研究中,转录组学为疾病的发病机制和治疗靶点的发现提供了新的方法和工具。
在农业研究中,转录组学有助于了解植物对环境和胁迫的适应机制,为植物的改良和遗传育种提供了新的思路和方法。
真核生物转录调控的研究进展一、概述真核生物转录调控是分子生物学领域的前沿课题,对于理解生物体基因表达调控机制、揭示生命活动规律具有重要意义。
转录调控作为基因表达过程中的关键环节,其复杂性和动态性使得研究者们不断深入挖掘其内在机制。
在真核生物中,转录过程受到多层次、多因素的精细调控。
这包括顺式作用元件与反式作用因子之间的相互作用,以及转录复合物在启动子区域的组装和调控。
顺式作用元件是DNA序列中的特定区域,能够识别并结合反式作用因子,从而调控转录的起始和效率。
反式作用因子则是一类能够调控基因转录的蛋白质,包括转录因子、辅助因子等。
随着高通量测序、染色质免疫沉淀、生物信息学等技术的发展,人们对真核生物转录调控的认识不断深化。
越来越多的转录因子、顺式作用元件以及它们之间的相互作用被揭示,为我们理解转录调控的复杂性和动态性提供了有力支持。
研究者们还发现了一些新的转录调控机制,如长非编码RNA、转录后修饰等,这些新发现为转录调控研究提供了新的视角和思路。
真核生物转录调控的研究仍面临诸多挑战。
转录调控网络的复杂性使得我们难以全面理解其工作原理;不同组织、不同发育阶段以及不同环境条件下的转录调控机制可能存在差异,这使得研究更加复杂和困难。
未来真核生物转录调控的研究需要更加深入地探索其内在机制,并结合实际应用,为疾病治疗、生物育种等领域提供新的思路和方法。
1. 真核生物转录调控的重要性真核生物转录调控是生命活动中至关重要的一个环节,它决定了基因表达的时间、地点和程度,进而影响了生物体的生长、发育和代谢等各个方面。
在真核生物中,基因表达的调控主要发生在转录水平,通过转录因子、辅助因子和RNA聚合酶等复杂的相互作用来实现。
深入研究真核生物转录调控机制,不仅有助于我们理解生命活动的本质,也为疾病的治疗和生物技术的应用提供了重要的理论基础。
真核生物转录调控在发育过程中起着关键作用。
在生物体的发育过程中,不同组织和器官的形成需要特定基因的精确表达。
单细胞转录组测序技术的分析方法及其应用研究随着基因组学技术的飞速发展,单细胞转录组测序技术越来越成为当前细胞分析领域的热点。
单细胞转录组测序技术通过高通量测序技术,对单个细胞进行全转录组分析,能够深入探究细胞的分子生物学特征,揭示单个细胞的转录信息,发掘潜在的细胞类型和亚型,为研究细胞功能提供了新的手段和思路。
单细胞转录组测序技术的分析方法:单细胞转录组测序技术的测序文件比较庞大,需要精细的数据处理和分析。
下面介绍三种单细胞转录组测序技术的分析方法。
1. 转录本拼接分析转录本拼接是单细胞转录组测序技术最基本的分析方法。
该方法通过对测序得到的单个细胞的 RNA-seq 数据进行进一步的参考基因组比对,利用软件对 Reads 进行剪接,避免 False Disovery 的影响,从而预测出差异基因和剪接变异的情况。
2. 单细胞聚类分析为了更好地发掘细胞类型和亚型,需要对单细胞转录组数据进行聚类分析。
聚类算法类似于人脑对数据的分类方法。
聚类算法有三种基本原理:分层聚类(Hierarchical Clustering)、划分聚类(Partitional Clustering)和基于模型的聚类(Model-Based Clustering)。
分层聚类是目前使用最广泛的方法,聚类效果较好。
3. 差异分析差异分析意味着检测两组样品在基因表达水平上的差异。
单细胞转录组测序技术中的差异分析有两个环节:单细胞水平的差异分析和群体水平的差异分析。
单细胞水平的差异分析是指当每个单细胞表达谱被视为一个独立的实验时,如何评估和检测样品间的差异性。
群体水平的差异分析是指对整个单细胞数据集进行分组,评估和检测样品之间的差异性。
常用的分析工具包括 EdgeR、DESeq、Limma 等。
单细胞转录组测序技术的应用研究:单细胞转录组测序技术的应用涉及人类生命科学的多个领域,包括疾病病理解析、药物研发、组织再生、神经学研究等众多领域。
转录组学的新进展与应用转录组学是一种研究生物体细胞中所有基因转录产物的高通量技术。
近年来,随着测序技术的发展和生物信息学工具的完善,转录组学在基础研究和应用研究中得到了越来越广泛的应用。
本文将介绍转录组学的新进展以及其在生命科学和医疗领域的应用。
一、转录组学的新进展1.应用单细胞转录组学技术深入研究细胞异质性单细胞转录组学技术(scRNA-seq)可以在对单个细胞进行转录组测序后,生成大量详细的分子信息。
在研究细胞异质性等方面,scRNA-seq显得尤为重要。
2018年,科学家们使用scRNA-seq技术对小鼠胚胎干细胞进行测序,成功地从中分离出多种“原始”细胞群体,并从中再分化出具有特定功能性的细胞群体。
这一研究结果为治疗癌症、糖尿病等多种疾病打下了基础。
2.甲基化转录组学技术的发展基因组DNA的甲基化成为影响基因的表达的重要因素之一。
甲基化转录组测序技术可以同时检测基因组DNA的甲基化和基因转录产物,达到了探究基因是否受甲基化调制的目的。
2018年,科学家在大肠杆菌纯化出甲基化转录因子并对其进行结构分析,从而揭示出其精细的结构与功能调节机制,为将来这一技术在药物治疗中的应用提供了理论基础。
3.新进展的平衡转录组技术平衡转录组测序技术可以同时检测基因组DNA的甲基化和基因转录产物,而它是改进版的甲基化转录组技术。
这项技术用于研究人类受精卵发育的胚胎表观遗传学时,发现用于标识成熟植物的基因也会在早期的胚胎发育阶段被激活,进一步推进了对干细胞时期转录组的理解,为治疗遗传学疾病提供了新思路。
二、转录组学在生命科学中的应用1.转录组学在基因治疗和细胞治疗中的应用许多基因疾病都可以通过转录组学技术来加以研究解决。
细胞免疫治疗、基因修补和癌症治疗潜力都在应用转录组学技术。
科学家们可以运用转录组学技术研究内源性mRNA的表达变化,同时运用CRISPR-Cas9干预内源性基因,从而最大限度地改善疾病症状,实现基因治疗和细胞治疗的目的。
分子生物学知识:单细胞转录组学的研究进展单细胞转录组学是一种新兴的研究方法,它旨在探索整个生物系统的细胞异质性和单细胞基因表达的动态变化。
随着技术的不断进步和价格的降低,单细胞转录组学已成为分子生物学研究中一个热门的领域。
本文将着重介绍单细胞转录组学的概念、研究方法、应用和前景。
一、概念和原理单细胞转录组学是指将单个细胞的RNA提取出来,测定这些细胞的基因表达水平。
相比于传统的批量测序技术,单细胞转录组学技术有更高的分辨率和灵敏度。
每个细胞都有其独特的基因表达谱,这些结果能够揭示出个体发育、组织分化和疾病状态等方面的信息。
二、研究方法单细胞转录组学的核心技术是单细胞RNA测序,现有的单细胞RNA 测序方法可分为三类:全长RNA测序(full-length RNAsequencing)、3'末端RNA测序(3' end RNA sequencing)和5'末端RNA测序(5' end RNA sequencing)。
全长RNA测序可以得到整个转录本信息,但需要更多的RNA样品,高昂的测序成本和产生的数据量较大。
3'末端RNA测序和5'末端RNA测序可以在经济高效的前提下,得到一些有意义的信息。
此外,还可以结合Droplet-based单细胞测序、芯片单细胞测序、单细胞DNA测序和单细胞蛋白质组学等技术来进行补充性研究。
三、应用与进展单细胞转录组学在许多领域具有应用前景。
在基础生物学方面,单细胞RNA测序可用于解决发育和分化的基本问题,探究细胞命运和信号通路的调控,以及细胞固有性质对疾病产生影响的机制。
在疾病诊断和药物研发方面,单细胞RNA测序可以用于鉴定潜在靶标,并以此作为开发创新治疗策略的基础。
在癌症研究中,单细胞RNA测序可以检测每个癌细胞的表达特征,从而揭示癌症内部的异质性,帮助我们了解癌症的发展过程。
四、发展趋势由于单细胞RNA测序技术的突破和价格的降低,单细胞转录组学最近取得了显著进展。
原核转录组测序随着科技发展的不断推进,转录组测序已经成为一种非常有效的技术,在生物学和医学研究中发挥着重要作用。
近年来,原核转录组测序已经成为最新的转录组测序技术。
本文旨在探讨原核转录组测序的概念、原理、技术、应用及相关研究进展。
一、原核转录组测序的概念原核转录组测序是指在原核有机体中,利用新一代测序技术获取转录产物的转录组测序。
它是在细胞中测定所有正在发生转录的RNA 的一种技术。
原核转录组测序涉及从细胞萃取中获得RNA、分解RNA 为DNA和序列分析三个步骤。
二、原核转录组测序的原理原核转录组测序是基于新一代测序技术的。
新一代测序技术可以快速准确地测定转录组中的核酸片段,从而推断特定细胞中各种基因的表达情况。
新一代测序的核心原理是形成包含待测序列片段的复合物,并根据待测序列片段对其他核苷酸序列进行分析。
因此,原核转录组测序以新一代测序技术为基础,通过分析特定细胞中RNA序列来推断基因的表达情况。
三、原核转录组测序的技术原核转录组测序是一种新一代测序技术,其原理和技术与原核全基因组测序和原核全长非编码RNA测序类似。
原核转录组测序的技术包括细胞萃取、RNA分解、cDNA合成和构建测序图谱。
1、细胞萃取:细胞萃取是获取细胞中转录组信息的关键步骤,主要包括细胞捕获、细胞裂解和RNA纯化。
2、RNA分解:细胞萃取后得到的细胞提取物中含有大量的RNA,为了进行原核转录组测序,必须分解得到足够的RNA片段。
3、cDNA合成:在分解的基础上,可以通过reverse transcription (RT)来合成cDNA,这个过程可以使dNTPs与mRNA结合,形成复合物。
4、构建测序图谱:最后,通过新一代测序技术进行序列分析,即可得到原核转录组测序图谱,并从中提取精确的RNA序列信息。
四、原核转录组测序的应用原核转录组测序已经在生物学和医学研究中发挥着重要作用。
原核转录组测序可以用于研究基因组结构、功能和表达,比较转录组表达状态,揭示基因-蛋白质功能和调控,研究DNA甲基化状态及其影响,寻找肿瘤标记物等。
基因组学和转录组学技术的进展随着科技的不断进步和发展,基因组学和转录组学技术在我们的生活和健康中发挥越来越重要的作用。
这些技术可以帮助科学家和医学专家更好地了解人类基因组的结构和功能,从而提高疾病预防和治疗的效果。
下面我们来看看这些技术最新的进展和应用。
基因组学技术的发展基因组学技术是研究生物学中的一项重要技术。
通过这项技术,科学家可以研究某个生物体的基因组,探索其基因的DNA序列,以及基因之间的相互作用。
这种技术在疾病控制和亚种识别中起着越来越重要的作用。
近年来,基因组学技术中一种被称为CRISPR-Cas9基因编辑技术的技术,使得科学家可以通过人工编辑人体基因,来修复基因上的错误或者治疗某些疾病。
这项技术有着广泛的应用,例如,科学家可以通过这项技术切割病毒DNA,从而防止某些顽疾的传播。
此外,最近发表在《自然》杂志上的一项研究表明,科学家们成功地以极低的成本测量了人类基因组的序列。
这意味着我们可以通过较低的费用来快速地搜集大量的基因数据,并将这些数据应用于疾病预测和基因变异的研究中。
转录组学技术的进展在基因组学技术中,转录组学技术是另一种研究生物体的技术。
这种技术可以研究基因的RNA表达情况,寻找基因在特定条件下的表达模式,以及探索这些表达模式在生物体内的功能和调节。
这种技术在治疗和研究疾病,以及生产新的药物中有着广泛的应用。
与基因组学技术类似,转录组学技术也在不断地进步和发展。
例如,最近发表在《自然》杂志上的一项研究,研究人员成功地开发了一种以单细胞为单位的转录组测序技术。
这意味着我们可以在单个细胞水平上了解RNA的表达情况,而非仅限于在组织水平上。
此外,转录组学技术也可以用来探索药物的作用机制。
例如,科学家可以使用这种技术来研究某种药物对RNA的作用和影响,并评估药物治疗某些疾病的效果。
结论综上所述,基因组学和转录组学技术的进步为我们带来了许多新的机遇和挑战。
这些技术可以帮助我们更好地了解人体基因组的结构和功能,并为我们提供更好的疾病预测和治疗策略,从而让我们的生活更健康和美好。
·特约综述·2019, 35(7):1-9生物技术通报BIOTECHNOLOGY BULLETIN收稿日期:2019-04-28基金项目:国家自然科学青年科学基金项目(31802088)作者简介:崔凯,男,副研究员,研究方向:分子营养与表观遗传学;E -mail :cuikai@ ;吴伟伟同为本文第一作者通讯作者:刁其玉,男,研究员,博士生导师,研究方向:反刍动物营养;E -mail :diaoqiyu@转录组学是从整体转录水平系统研究基因转录图谱并揭示复杂生物学通路和性状调控网络分子机制的学科。
在高通量测序技术发展以前,基于cDNA 杂交荧光检测的高通量基因表达芯片(Expression array)和基因表达系列分析技术(Serial analysis of gene expression,SAGE)是从整体水平研究动植物组织中基因表达信息的主要手段。
在2008年前后,高通量测序技术开始应用于细胞和组织中转录本(主要是mRNA)的种类和表达量的研究,转录组测序(RNA sequencing,RNA -seq)这样的名词开始出现并被广泛应用[1]。
与基因表达芯片方法不同,RNA -Seq 不仅能够检测与现有基因组序列相对应的转录本,并能发现和定量新的转录本,对选择性剪接事件、新基因和转录本以及融合转录本的研究更具优势,从而能更加系统地研究转录组学。
2010年前后,三代测序技术(单分子测序技术)兴起,因其具有测序读长较长的优点,在研究全长转录本上具有二代测序短reads 所不能达到的优势。
随着测序技术的发展和成本的降低,使得核酸的检测与定量更加便捷和准确,高通量测序在转录组学的研究上越来越普遍,大有替代基因表达芯片转录组测序技术的研究和应用进展崔凯1 吴伟伟2 刁其玉1(1. 中国农业科学院饲料研究所 农业部生物饲料重点实验室,北京 100081;2. 新疆畜牧科学院畜牧研究所,乌鲁木齐 830000)摘 要: 转录组(Transcriptome)是指特定细胞或组织中全部转录产物,包括信使RNA,核糖体RNA、转运RNA 以及非编码RNA。
1147-1154.[62] HOLMGAARDRB,ZAMARIND,LIY,etal.Tumor-expressedIDOrecruitsandactivatesMDSCsinatreg-dependentmanner[J].CellRep,2015,13(2):412-424.[63] WANGXF,WANGHS,WANGH,etal.Theroleofindoleamine2,3-dioxygenase(IDO)inimmunetolerance:focusonmacrophagepolarizationofTHP-1cells[J].CellImmunol,2014,289(1-2):42-48.[64] FENGX,TANGR,ZHANGR,etal.AcomprehensiveanalysisofIDO1expressionwithtumour-infiltratingimmunecellsandmutationburdeningynaecologicandbreastcancers[J].JCellMolMed,2020,24(9):5238-5248.[65] MITCHELLTC,HAMIDO,SMITHDC,etal.Epacadostatpluspembrolizumabinpatientswithadvancedsolidtumors:PhaseIresultsfromamulticenter,open-labelphaseⅠ/Ⅱtrial(ECHO-202/KEYNOTE-037)[J].JClinOncol,2018,36(32):3223-3230.[66] LONGGV,DUMMERR,HAMIDO,etal.Epacadostatpluspem brolizumabversusplacebopluspembrolizumabinpatientswithunresectableormetastaticmelanoma(ECHO-301/KEYNOTE-252):aphase3,randomised,double-blindstudy[J].LancetOncol,2019,20(8):1083-1097.(编校:张黛妮)单细胞转录组测序技术在肿瘤微环境中的应用进展刘 健,黄冰玉,崔满华,许天敏Progressofsingle-cellRNA-seqtechniqueintheapplicationoftumormicroenviron mentLIUJian,HUANGBingyu,CUIManhua,XUTianminJilinUniversitySecondHospital,JilinChangchun130041,China.【Abstract】Cancerhasbeenadifficultchallengeforhumansbecauseofitscloneheterogeneityandcompositioncomplexity.Tumorsareformedbycancercellsandavarietyofnon-cancercelltypes.Togetherwiththeextracellularmatrix,theyformatumormicroenvironment.Theinvolvementofthesecancer-relatedcells,componentsandimmunemechanismsaffectthedevelopmentofcancerandaffectthediagnosisandtreatmentaswellasprognosisofpatients.Single-celltranscriptionalsequencing(scRNA-seq),asthepreferredmethodforunderstandingcomplexbiologicalsystems,isofinterestinthestudyofthetumormicroenvironment.InthisarticlewesummarizetheuseofscRNA-seqtostudythetumormicroenvironmentanditsapplicationinclinicaltreatment.【keywords】scRNA-seq,tumormicroenvironment,intra-tumorheterogeneity,precisionmedicineModernOncology2021,29(08):1456-1461【指示性摘要】癌症因其克隆异质性和组成复杂性一直是人类难以攻克的挑战。
大豆转录组学与功能基因组学的研究进展大豆是一种经济作物,其种子含有高蛋白和高脂肪,是人类的主要蛋白质来源。
因此,了解大豆基因组的结构和功能,对于改良其品种、增加产量和优化生产是至关重要的。
随着生物技术的发展,大豆转录组学和功能基因组学已成为研究大豆基因组的关键领域。
转录组学是研究某个生物的所有转录本的学科,而功能基因组学则是研究基因在生物体内的功能及其相互作用的学科。
下面将详细介绍大豆转录组学和功能基因组学的研究进展。
一、大豆转录组学研究进展1. 大豆转录组学的定量和定性分析大豆的基因组大小为1.1 Gb,其中大约有46,000个基因。
高通量DNA测序技术的发展,使得对大豆转录组的定性和定量分析更加容易。
以Illumina高通量测序技术为例,对大豆某一生长阶段的转录组进行测序,可以检测到大约60,000至80,000个转录本,为大豆基因组的深入分析提供了基础。
2. 转录组芯片技术在大豆基因组研究中的应用转录组芯片技术是一种高通量的基因表达检测方法。
它基于DNA微阵列和RNA混合疏水基质的原理,可以同时检测几千至几万个基因。
大豆转录组芯片的应用,可以帮助科学家准确的、系统地了解大豆基因组中的基因表达情况,并提供了一种有效的基因鉴定和基因筛选的方法。
3. 转录组学在大豆互作网络研究中的应用大豆生长发育过程中,不同时间点和组织的转录组是不同的,因此,大豆互作网络的研究是一项非常重要的任务。
转录组学的数据可以用于对大豆基因互作网络的构建和预测。
例如,科学家可以利用转录组学数据,预测不同基因在不同生长阶段以及不同组织中的相互作用情况。
二、大豆功能基因组学研究进展1. 蛋白质组学在大豆功能基因组学中的应用大豆蛋白质组学是研究大豆全局蛋白质表达、结构和功能的学科。
使用蛋白质组学技术,科学家可以全面了解大豆蛋白质组的结构和功能,并进一步了解这些蛋白质和不同生长阶段和组织中的基因表达情况之间的联系。
2. RNA干扰技术在大豆基因筛选中的应用RNA干扰技术通过靶向选择性降解mRNA分子,来影响基因表达。
分子生物学研究的新技术与新进展近年来,分子生物学研究领域出现了许多新技术和新进展,这些新技术的出现不仅丰富了分子生物学的研究手段,同时也为解决科学问题提供了更为有效和高效的途径。
一、单细胞转录组测序技术在过去的研究中,我们只能通过对大量样本的混合测序来研究全基因组的特性。
然而,这种方法忽略了个体差异和细胞异质性的存在,无法全面了解每个细胞内部的基因表达情况。
而随着单细胞转录组测序技术的出现,研究者可以在单个细胞层面上研究基因表达水平,从而更好地了解单个细胞内部的基因表达变化。
同时,单细胞转录组测序技术可以提供关于细胞发育和增殖的详细信息,特别是对于一些发育过程中基因表达变化较为明显的组织和器官。
二、基因编辑技术基因编辑技术是指通过直接改变DNA序列来实现定向修饰目标基因的一种技术,常用于研究基因功能和治疗疾病。
最常用的基因编辑技术是CRISPR-Cas9系统,通过此系统可以精确修饰基因组中的特定区域,增强或抑制特定基因表达。
此外,CRISPR-Cas9系统还可以通过将修饰的基因组转化到细胞中,开创了疾病治疗领域的新契机。
随着对基因编辑技术的研究深入,我们可以更好地了解不同基因和表观遗传学因子在生物体中的调控机制。
三、微生物组学技术微生物组学技术是指通过检测和分析微生物群落的组成及功能来研究微生物的学科。
近年来,微生物组学技术在探究环境和人体中微生物群落对健康和疾病的作用上发挥了巨大的作用。
特别是在疾病预防和治疗方面,微生物组学技术为我们提供了更为精确的治疗手段。
例如,利用微生物组学技术对人体内的肠道微生物进行分析,可以为相关疾病的诊断和预测提供有力支持。
四、蛋白质组学技术蛋白质组学技术是指通过大规模测序和鉴定蛋白质,以研究生物体内所有蛋白质的结构和功能,从而了解其在生命活动中的作用及其调节机制的科学研究。
随着蛋白质组学技术的不断发展,可以更加深入地了解蛋白质在人体发生变化时的动态表达和相互作用关系。
植物转录组学的研究进展随着基因测序技术和计算机技术的飞速发展,转录组学研究已成为生物学领域的一个热点。
其中,植物转录组学在植物基因组研究、新品种培育、功能基因组学等方面具有重要作用。
本文将介绍植物转录组学的研究进展及其应用。
一、什么是植物转录组学植物转录组学是指研究植物全基因组的转录水平。
转录组是指某一时间点内所有基因的转录产物。
植物转录组学通过高通量测序技术(如RNA-Seq)对组织、器官、生长阶段、环境变化等不同条件下的植物进行转录测序,以获得大量基因表达信息。
这些信息能够揭示植物基因的功能、基因调控网络的组成和生物代谢途径的调控机制等。
同时,植物转录组学也可以帮助鉴定新基因、开发新分子标记、研究基因功能等。
二、1.转录组测序技术随着测序技术的不断提高,高通量测序技术(如RNA-Seq)作为一种新型的转录组测序技术已经广泛应用于植物转录组学研究。
相比于前一代转录组测序技术(如microarray),高通量测序技术具有成本低、检测灵敏度高、检测范围广等优点。
同时,高通量测序技术也能够在基因水平上定量和分析不同样本之间的差异,这为植物转录组学的应用打下了基础。
2.转录组数据分析转录组数据分析是植物转录组学中不可忽视的环节。
由于测序数据庞大、细节丰富,转录组数据分析需要清晰的分析流程和可靠的生物信息学工具。
因此,多种数据分析软件、方法学和数据库已经被开发出来,如Trinity、STAR、Cufflinks、EdgeR、DESeq2、KOBAS等。
3.代表性研究成果植物转录组学在植物基因组研究、新品种培育、功能基因组学等方面的应用已经取得了丰硕的成果。
以水稻为例,通过转录组测序研究已经获得了海量的无参考和有参考基因型数据,并推出了“超级杂交水稻”等新品种。
同时,植物转录组学还为分子育种和分子标记辅助选择研究提供了理论和实践基础。
同时,植物转录组学研究也构建了植物物质代谢、信号传导和调节网络的系统模型,为研究植物生长发育、遗传变异和环境适应等奠定了基础。
RNA测序技术在疾病研究中的应用近年来,随着生物技术的快速发展,RNA测序技术在疾病研究中的作用日益凸显。
RNA测序技术,又称转录组测序技术,是指利用高通量测序技术对细胞或组织内的RNA分子进行全面检测和分析的一种技术。
RNA分子是传递DNA信息的重要媒介,它们反映了生物体内基因表达的情况,因此RNA测序技术在哺乳动物的基因表达分析中得到了广泛应用。
本文将介绍RNA测序技术在疾病研究中的应用及其现状和发展趋势。
一、RNA测序技术在疾病诊断和治疗中的应用1. 诊断RNA测序技术在疾病诊断中的应用主要体现在以下几个方面:(1)发现和鉴定致病基因:疾病的发生和发展与基因的表达有关,通过RNA测序技术可以对组织和细胞中基因进行全面分析,从而鉴定致病基因,为疾病的诊断提供依据。
(2)筛查具有特异性的生物标志物:RNA测序技术可以鉴定具有特异性的生物标志物,这些标志物可以用于疾病的诊断和预后评估。
(3)发现新型疾病:通过全基因组RNA测序技术,可以从未知疾病的患者中发现并筛选出与病理生理过程相关的新基因,为新型疾病的诊断提供了新思路和新方法。
2. 治疗RNA测序技术在疾病治疗中的应用主要体现在以下几个方面:(1)个性化治疗:RNA测序技术可以根据患者的个性化基因表达情况制定个性化治疗方案,从而提高治疗效果和减少治疗风险。
(2)新型治疗靶点的发现:RNA测序技术可以发现新型治疗靶点,开发新型治疗药物,从而提高治疗效果。
(3)监测治疗效果:RNA测序技术可以用于检测治疗的效果和预测治疗的效果,从而指导治疗的调整和优化。
二、RNA测序技术在不同疾病领域的应用现状RNA测序技术在不同疾病领域的应用情况有所不同,具体情况如下:1. 肿瘤学RNA测序技术在肿瘤学研究中得到了广泛应用,可以鉴定不同肿瘤类型之间的差异、确定肿瘤的分子亚型、预测治疗效果等。
例如,在肺癌研究中,RNA测序技术可以预测患者的生存时间和预后,为肺癌的治疗提供了新思路和新方法。
转录组学的研究进展与应用随着DNA测序技术的突破,生物学研究的方式和研究的内容都得到了革新和扩展。
转录组学作为高通量数据时代生物学研究的重要分支,在基因表达的分析、调控网络的研究等方面都有了重要的进展。
本文将阐述转录组学在基础研究和应用领域中的研究进展。
转录组学的基础应用转录组学是指在整个生物体中,转录的RNA种类和其表达水平的全面分析。
转录组学研究可以揭示基因调控的复杂性,发现基因调控网络的功能,对于发掘新基因、确定遗传变异与疾病的相关性以及阐释疾病发病机制都具有重要意义。
生物体中RNA种类繁多,传统的基因表达水平的测量方法只能得到整体的平均信息,而无法深入细胞和组织水平观察具体的RNA表达情况。
高通量的RNA测序技术的出现极大地提高了分辨率,为我们揭示RNA组成和表达谱提供了强有力的工具。
在这方面,Cancer Genome Atlas (TCGA)机构做的工作值得称赞。
TCGA机构网站上,通过浏览肺癌转录组测序数据,可以对三个亚型的转录组信息进行比较,这些亚型是循环肺癌,肺泡细胞癌和鳞状细胞癌。
用户可以观察每个亚型的不同转录组成分,如mRNA,lncRNA和miRNA,对于具体基因的表达谱信息也很详细。
这样的转录组测序信息使得精确的基因诊断成为可能。
另外,转录组学还有关注基因调控网络功能的作用,包括基因组复制、DNA甲基化和组蛋白修饰等。
例如,研究表明,甲基化的修改和人类肿瘤的关系密切。
对于妊娠期间母亲抽烟影响新生儿气道发育的研究发现,因为母亲抽烟引起的基因组DNA甲基化增加,升高了气道家庭影响力信使的收集,最终导致了非定型细胞在新生儿气道内大量出现。
这样的研究证实了转录组学的研究结果可以对医学实践产生重要影响。
转录组学的技术开发随着高通量的DNA测序技术的不断发展,转录组学的技术也在不断完善。
现在已经出现了许多不同的RNA分析技术,包括全局表达分析、基因特异性表达分析、RNA编辑等。
其中,全局表达分析是最常用的技术之一。