计算生物学中心博士生创新研究取得进展
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计算生物学中心博士生创新研究取得进展

  生物互作是自然界普遍存在的现象。进化生态学理论表明,生物之间的竞争与合作是物种多样化与进化的基本驱动力。长期以来,生物互作的研究大多是基于描述性的方法,缺乏能阐明生物互作的大小、方向与产生机理的定量方法。

 

  我校计算生物学中心研究人员整合跨学科优势,联合生态学、进化学、博弈论、统计学、遗传学与计算科学方面的力量,在国际上首创生物互作定量分析法则,利用这一法则进行复杂性状基因定位,产生的新发现发表在国际重量级学术期刊《iScience》(https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004219304523)上面,引起国际数量遗传学领域的广泛关注。

 

  近日,该研究团队的数名博士生在这一新框架下,把生物互作的定量分析法则推向新的领域。在博士生王茜为第一作者、发表在微生物主流期刊mSystems(2019年IF:6.519)的论文中,研究人员发现,人体肠道微生物之间的互作网络,会随冬夏季节变化而呈现机构与组织上的有序变化。利用新方法,研究人员发现特定微生物属(genus)之间的互作到底是采取战争(war)还是和平(peace),不光决定相关微生物属的“命运”,还影响整个肠道微生物群的功能,更有趣的是, 还与人体质量指数(BMI)呈显著关联。早期研究已经发现,特定微生物的丰度与BMI相关,而王茜等人的研究,首次发现微生物互作方式也是影响人类健康的重要因素。

 

 

  癌症研究早已证实,同一个肿瘤内部存在复杂多样的细胞类型,这种异质性(intratumoralheterogeneity)是导致治疗困难的重要原因。但是,肿瘤内不同细胞类型,是否存在生物互作,而这种互作又是如何影响癌症发病的,是以博士生桑蒙蒙为第一作者、发表在Computational and Structural Biotechnology Journal(2019年IF:4.720)上的论文主题。在这篇工作中,研究人员利用生物互作定量分析法则,发现肝肿瘤在不同部位的细胞存在明显的空间互作关系,认为肿瘤总体的大小与进化与这种互作存在相关。研究人员还发明出一种称之“微全基因组关联分析” (microGWAS)方法,发现影响细胞互作模式的点突变(point mutation)。研究人员推测,通过改变这种点突变,今后人们或许能更有效地控制癌症发病。

 

 

 

  我校计算生物学中心是一个校际跨学科研究团队,其研究理念是,发展、推导、应用强劲的统计模型与计算方法,解释、解决单凭一个学科无法回答的生物学问题。通过全方位、多尺度、跨界的、系统而深入的原创性研究,为国家培养一大批适应性强、创新能力超群的计算生物学高端急需人才。近日发表的这两篇论文,均是计算生物学博士生在导师与其他老师指导下自由探讨的产物,具有重要的典型意义。

 

  论文链接

  王茜论文:https://msystems.asm.org/content/4/5/e00550-19/article-info

  桑蒙蒙论文:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2001037019301096

作者:梁丹
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