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关键词： 结直肠癌   表观遗传学   生物标志物   系统生物学  

摘要： 结直肠癌是发生在结肠或者直肠内壁的恶性肿瘤,在癌症中全世界致死数排名第二。因此,找出敏感性、特异性较好的生物标志物对于提高结直肠癌的诊断精度、监测结直肠癌患者预后和治疗效果具有重要意义。本课题主要分为两部分:第一部分,我们通过人工方式收集数据,构建了结直肠癌表观遗传学生物标志物数据库CRC-EBD(***/EBD)。该数据库采用B/S架构,用户可以通过浏览器直接访问。目前,数据库中合计收录了 334条结直肠癌表观遗传学生物标志物数据。第二部分,我们整合结直肠癌甲基化芯片数据、人类蛋白质相互作用关系以及CRC-EBD中的数据,重点分析结直肠癌DNA甲基化诊断标志物的网络拓扑学特征和生物功能特征,并据此筛选出了 23个潜在甲基化生物标志物,其中的大部分CpG有较高的AUC值,10个基因已经报道与结直肠癌相关或者可以作为候选标志物。此外,我们通过对这些潜在标志物基因进行功能富集分析,从系统生物学角度研究了这些标志物参与的结直肠癌发生和发展机理。我们的数据库为相关医疗工作者和科研人员提供了查询结直肠癌表观遗传学生物标志物的交互式平台,为后续研究提供了便利。同时,我们通过网络拓扑学分析寻找新的潜在DNA甲基化生物标志物,为结直肠癌发病机理和诊断治疗提供了方向和思路。

关键词： 戊型肝炎病毒   嵌合病毒   人兽共患传染病   流行病学调查   反向遗传学   感染性克隆   重组亚单位疫苗  

摘要： 戊型肝炎病毒(Hepatitis E virus,HEV)是引起戊型肝炎的病原体,它所引起的感染严重危害人类和动物的健康。近年来,越来越多的研究表明,HEV是一种人兽共患病原体,除了感染人类外,也可以感染多种动物。其中,猪感染HEV呈现亚临床感染,其带毒率远高于人群。研究发现,HEV基因3型和4型在人群和猪群中可能存在跨种传播。同时,由于目前仍无体外持续支持HEV复制的传代细胞系,严重影响了HEV相关研究的进展。因此,调查HEV在猪群中的感染情况,建立拯救HEV活病毒或类似病毒物质的技术平台,对HEV感染机制、致病机理的研究及控制和净化戊型肝炎这一人兽共患疾病具有重要的意义。本研究首先采用ELISA法对长春地区8个猪场进行血清流行病学调查,对采集的1008份猪血清样本进行检测,发现该地区猪群HEV IgG抗体阳性率高达63.89%3.33%;2月龄猪HEV IgG阳性率为58.79%,显著低于5月龄猪的抗体阳性率88.39%(P<0.05)。采用RT-PCR法对6家猪场的313份新鲜猪粪便样品进行HEV病原学检测,结果6个猪场均检出HEV RNA,检出率为4.4%0.9%。其中41份为HEV RNA阳性,总检出率为13.1%。进一步核苷酸序列测定与分析发现9份样品扩增出3型HEV的序列,毒株间核苷酸同源性在91.4%9.7%之间,氨基酸同源性在96.6%00%之间;32份阳性样本扩增出4型HEV的序列,毒株核苷酸同源性在84.8%7.7%之间,氨基酸同源性在95.7%9.1%之间。该研究揭示了长春地区猪群HEV的感染现状及基因型别,首次报道了该地区基因3型HEV的感染。为进一步了解该地区3型HEV的流行及进化信息,采用RT-PCR法扩增获得了HEV CCST-517和CCJD-517毒株的完整基因组序列。分析表明,两株HEV病毒基因组大小分别为7248 nt和7319 nt,二者具有典型的HEV基因组结构,包含5′和3′非翻译区(Noncoding region,NCR)及ORF1、ORF2、ORF3三个开放阅读框。遗传进化分析表明,长春分离株与1、2、3及4型HEV代表株的同源性分别在73.4%3.7%,73.2%,80.40.4%,75.1%5.7%之间,其中与日本人源3型HE-JA10株及美国人源3型HEV-US2株的同源性最高,分别为90.4%和89.5%,三者处于同一进化分支,同属HEV 3a亚型,这是国内首次鉴定出的完整基因组的3a亚型HEV毒株。进一步重组分析显示,长春分离株基因组4500nt500nt区域存在基因型内的重组现象,重组位点分别位于4675nt与5075nt,表明长春分离株的ORF1/ORF2/ORF3衔接区在进化过程中可能来源于日本HE-JA10株与美国HEV-US2株的部分片段。该发现将为进一步揭示国内HEV流行现状、病毒进化及跨种传播机制等方面提供依据。利用HEV长春分离株全长基因组构建了基于T7启动子的原核感染性克隆HEV-N7Z,同时在此基础上构建了以甲型肝炎病毒(Hepatitis A virus,HAV)5’NCR替代HEV 5’NCR的嵌合感染性克隆HAV-HEV-N7Z和基于CMV启动子的真核感染性克隆HEV-VR1012,并将上述构建的感染性克隆分别与T7 RNA聚合酶表达质粒PCI-DE3共转染(HEV-N7Z/PCI-DE3、HAV-HEV-N7Z/PCI-DE3)和单独转染(HEV-VR1012)人胚肺二倍体2BS细胞、293T细胞、L-O2细胞及HepG2细胞,连续盲传3代,观察细胞病变及病毒的拯救情况。结果显示,HEV-N7Z/PCI-DE3质粒共转染L-O2细胞组及其细胞裂解物在L-O2和2BS细胞盲传3代后均产生疑似CPE病变,经RT-PCR、ELISA、Western Blot检测拯救病毒均呈阳性,电镜观察可见直径约30 nm的完整病毒粒子;HAV-HEV-N7Z/PCI-DE3共转染组,只有2BS细胞初代转染组出现疑似CPE现象,RT-PCR、Western Blot、ELISA检测均显示阳性,但电镜下未观察到完整病毒粒子;HEV-VR1012真核转染组除了初代转染的293T及HepG2细胞RT-PCR检测阳性外,其他各项检测均为阴性,也未见明显CPE现象,电镜观察未发现完整病毒颗粒。上述结果表明HEV-N7Z/PCI-DE3原核启动子病毒拯救系统可以有效拯救出HEV,且对HEV的拯救效率明显优于基于CMV启动子的真核病毒拯救系统,该结果为进一步研究HEV致病机理、感染机制及遗传变异奠定基础。为有效地防控和净化HEV的猪群感染,本研究在HEV重组亚单位疫苗方面进行了初步探索。截取CCJD-517株ORF2区第43917位氨基酸编码基因序列,经PCR扩增、克隆至p

关键词： Endocrinology   LGBTQ studies   Developmental biology  

摘要： In the current report, we describe a rare case of an 83-year-old male who self-identified as a female by legally changing his first and middle names to female ones and whose death certificate states his sex as a female. These facts provide strong support to identify this individual as a transgender female. The retrospective medical history indicated complete penectomy without further specification. Physical examination of the cadaveric body revealed an absence of penis with a large scrotum, transposed urethral orifice, and small testes. Computed topography (CT) imaging and anatomic dissection of the pelvis revealed normal, intact genital ducts. Dissection of the scrotum revealed that the ductus deferens, epididymis, and testes were also intact, however, the volume of the testes was much smaller as compared to that of age matched control individuals. Histological analysis of the testes revealed abnormal seminiferous epithelium with no germ or Sertoli cells and the absence of Leydig cells in the interstitum. In order to gain additional insights into the current case, a genetic screen was performed by exome sequencing of DNA extracted from the embalmed cadaveric tissue using the Next Generation Sequencing (NGS) Illumina platform. This process did not reveal genetic variants associated with either penile or urethral cancer that could have explained the reported complete penectomy. However, the deleterious (pathologic) variants that could impact thyroid hormone production and cilia development were identified. Therefore, our results are two-fold, pointing toward a congenital defect of the external genitalia and a possible impaired thyroid hormone production which could negatively affect the crosstalk between the thyroid and androgen hormone axes, thereby leading to transgenderism in the present case.

关键词： 蛋白质   遗传学   人体健康  

摘要： 在人体的构造中,水和蛋白质是构成人体的量大主要成分,可见蛋白质与人体健康有着密切的关系.基于这种重要作用,人体对蛋白质的需求量也是非常大的,关于蛋白质与人体健康之间的关系,具体来说,其既是人体健康的一种保障性物质,从遗传学的角度上来讲,许多威胁人体健康的 遗传学疾病,也是以蛋白质为载体进行传播和携带的,从这个角度来讲,蛋白质与人体健康的关系的密切感就更加凸显出来了.

关键词： 整合医学   综合性实验   遗传学   基因组   PCR  

摘要： 医学遗传学实验课在医学遗传学教学中占据重要地位。随着分子遗传学技术的迅猛发展,该学科与其他相关学科有了更深入的交叉渗透,对医学遗传学实验教学内容的更新以及对相关医学基础课程的整合教学改革势在必行。本研究结合沈阳医学院的教学实际,对人外周血基因组DNA提取、目标基因PCR扩增与核酸大分子凝胶电泳鉴定三个独立实验教学内容进行了整合,通过实验设计、实验预试以及两学期的教学实践三个阶段,证明该实验方法稳定,学生实验结果重复率阳性率高,教学效果良好。

关键词： 法医   遗传学   二代测序  

摘要： 现阶段在法医实践工作中,传统的手段虽然已能满足大部分鉴定的需要,但在处理某些特殊问题时依旧存在着局限性。对比传统基于PCR-CE(capillary electrophoresis,毛细管电泳)的鉴定技术,二代测序技术具有高测序深度、高并行性以及高准确性的特点,能够更充分地挖掘有效的遗传信息以提高个案效能,同时为遗传标记的筛选提供了高效的途径。本文的主要目的在于探讨二代测序技术在法医遗传学几个主要实践问题中的应用,为从事相关领域研究的技术人员提供参考。

关键词： 翻转课堂   遗传学   教学改革  

摘要： 翻转课堂教育方法的创新性应用,可以为《遗传学》教育工作质量的全面显现创造较为理想的基础条件,本文首先对《遗传学》教育过程中,翻转课堂应用的不足之处进行了研究总结,并制定了《遗传学》教学改革的具体策略,对提升翻转课堂在遗传学教育工作中的运行质量,具有十分重要的意义。

关键词： 生物入侵   潜在分布   Maxent模型   扩散   遗传多样性   遗传结构  

摘要： 福寿螺(Pomacea spp.)原产于南美洲和中美洲,其中Pomacea canaliculata被列为全球100种恶性外来入侵物种之一,广泛分布于欧洲、北美洲及亚洲等地,给入侵地区的生态系统和农业生产带来成巨大的危害。本研究收集了福寿螺分布数据和世界气候环境变量数据,应用Maxent模型预测了福寿螺在中国的潜在分布区及扩散趋势;通过野外调查,利用线粒体COI和16S rRNA分子标记分析江西省福寿螺种群的遗传多样性和遗传结构,同时利用已有的福寿螺线粒体COI序列数据,进一步分析全球尺度下不同国家福寿螺的遗传多样性水平,阐明其遗传分布格局。以期为构建福寿螺风险预警和科学防治提供基础资料。主要结果如下:1.基于6个环境变量和683条分布数据,预测了福寿螺在中国的潜在分布,结果显示,适宜福寿螺生存的潜在分布区主要位于南方大部分地区,其中浙江、福建、江西、广东、广西、海南和台湾等省为高分布区,其危害十分严重;而上海、湖北、湖南、四川、贵州、西藏、云南和重庆虽为中分布区,但也具有较高的潜在暴发风险。***模型预测中刀切法分析显示,影响福寿螺分布的主要环境变量是年均温,贡献率为25.78%。1980010年间福寿螺的扩散速度为5.6.6公里/年,其扩散范围由东南部沿海逐步向中部和西部扩散蔓延,具有进一步向北扩散的趋势。3.调查结果发现江西省44个县、区的131个样点中82个有福寿螺分布,其中江西省南部和中部福寿螺分布广泛,北部呈零星分布。多种水生生境类型均发现有福寿螺分布,除水库外的静水水体,如稻田、池塘和沟渠密度较高,流速较快的水体,如河流等,密度较低。4.基于线粒体COI和16S rRNA分子标记分析了江西省17个福寿螺种群的遗传多样性,结果显示,江西省存在***和***两种福寿螺,其中***种群遗传多样性较高,***种群遗传多样性中等。***与***分别来源不同的地理种群,表明江西省福寿螺存在多次引入事件。5.基于线粒体COI和16S rRNA分子标记构建单倍型网络图,结果表明,***中H2和***中H1为最常见的共享单倍型,广泛分布在多个地理种群,这种不同地理种群共享同一单倍型的遗传分布格局与水域连通没有明显关联,表明福寿螺的扩散方式主要是人为活动携带。6.利用GeneBank上已公布的COI基因序列分析全球***种群和***种群的遗传多样性,结果显示***和***的遗传多样性水平均较高,且均存在显著的遗传分化。其中***的单倍型与原产地的类型存在较大差异,***的单倍型数量远少于原产地类型。7.全球***种群和***种群的中性检验和失配分布分析结果显示,***种群和***种群没有经历扩张。8.基于线粒体COI序列构建单倍型网络图,结果显示,非本土国家***和***种群分别存在特有的单倍型,单倍型之间并未显示出明显的地理谱系,表明每个非本土国家具有不同的入侵来源和引入事件。

关键词： 副溶血弧菌   群体基因组学   群体遗传学   种群结构   共适应   上位相互作用   生态型   重组   有效种群大小   遗传多样性  

摘要： 副溶血弧菌是一种革兰氏阴性嗜盐菌,广泛分布于江河口、沿海和海洋环境以及多种水产品中。食用副溶血弧菌污染的水产品能引起急性肠胃炎;近年来,该菌引发的食源性疾病持续增加,已成为世界范围内造成细菌性肠胃炎的首要病原。副溶血弧菌还会导致对虾的急性肝胰腺坏死病,严重危害了水产养殖业发展。对副溶血弧菌开展群体基因组学研究,能够增进我们对其进化和传播规律的认识,为相关疾病的溯源和防控工作奠定基础。副溶血弧菌是高频重组细菌的代表。频繁的同源重组会将重组所引入的变异位点与自发突变位点混杂在一起,使得难以区分竖向遗传信号和水平转移信息。传统群体遗传学方法,如系统发育重建等,并不适用于高频重组细菌的种群结构分析。细菌重组相关研究理论和工具的缺乏造成国际上关于高频重组细菌进化规律的研究相对薄弱。探索副溶血弧菌的进化规律,能为解决高频重组细菌进化研究难题提供新的参考。本研究以副溶血弧菌为模型,应用群体基因组学研究方法,致力于解决高频重组细菌进化研究的两大难题:种群结构与重组进化规律。通过分析来源于亚洲、美洲、欧洲和非洲的24个国家和地区的1,103个副溶血弧菌全基因组序列,我们开展了三方面的研究:1.副溶血弧菌的种群结构与跨洋传播种群结构重建是高频重组细菌进化研究的一大难题。我们对有性繁殖物种的种群结构分析工具进行调整,将其应用于1,103株副溶血弧菌的全基因组序列分析中,成功构建了该物种的全球种群结构。研究发现副溶血弧菌可分为4个地域性种群:Vpp US1、Vpp US2、Vpp X和Vpp Asia。前两个种群主要分布于北美洲和欧洲北部,后两个种群广泛分布于世界各地,其中亚洲海域以Vpp Asia群为主。种群内和种群间的遗传多样性特征表明这些种群的分化可能是由于地理隔离导致的遗传漂变造成。当前种群的地理分布存在明显重合,但是种群间融合程度很低,与经典的种群“迁徙—漂变平衡”模式并不相符。我们认为造成当前种群间融合程度较低的原因并非种群间基因交流存在障碍,而是由于多种群并存于同一海域的时间较短(近百年),种群间还未能进行充分基因交流的结果。为了验证该假设,我们比较了北美洲和亚洲分离的Vpp Asia群菌株的基因构成,发现北美洲分离株的外群贡献率(Vpp US1和Vpp US2群导入的基因成分)相对亚洲分离株高约1.01%。经定量计算我们得到副溶血弧菌的重组速率为每年改变0.017%的基因组序列。结合以上结果,可以得出结论:北美洲地区Vpp Asia群与Vpp US群(Vpp US1和Vpp US2群)的并存时间大致在60年左右,表明种群迁徙和融合时间很短,与我们的假设相符。该部分研究提示:航运和全球水产品贸易等人类活动可能会打破历史上长期存在的细菌跨洋传播障碍,使得不同海域的细菌可以进行基因交流,而这最终会影响细菌种群结构组成和进化模式。2.副溶血弧菌全基因组共适应图谱重组的进化推动力,即重组是否受自然选择影响,是高频重组细菌进化研究的另一难题。近年来新兴的细菌全基因组共适应(上位相互作用)研究为回答该问题提供了新思路。我们利用副溶血弧菌独特的近完全网状种群结构,系统性鉴定了全基因组范围内(核心基因组和附属基因组)的共适应位点。我们共鉴定到90个共适应网络,包括110个核心基因(1,936个SNPs)和1,593个附属基因。按照遗传元件的相互关系,我们将共适应网络分为三种类型:“类基因组岛型”、“不可兼容型”及二者组合的“复合型”。大部分共适应发生在附属基因间,属于类基因组岛型(56%)和不可兼容型(29%),包括碳水化合物转运和代谢等基因。仅有少数(9%)共适应网络涉及核心基因,表明共适应更倾向于“即插即用”进化模式,即遗传元件到达基因组后能即时发挥作用,才会更容易被保留下来。我们发现的最复杂共适应网络(复合型)包括62个核心基因和152个附属基因,与侧鞭毛和细胞壁合成等多种功能相关。共适应网络的复杂性体现了其不同的发展阶段,基于鉴定到的所有网络,我们将共适应网络的发展归纳为四个阶段:偶然组合、半稳定、稳定和新物种形成。本部分研究证实重组在进化过程中会以共适应网络的形式受到自然选择影响,将细菌全基因组共适应研究推向了更全面的新研究阶段。3.副溶血弧菌重组有效种群大小特征同源重组会逐渐打破基因组位点间的连锁关系,中性进化模型下,高频重组细菌最终会在种群水平达到基因组的连锁平衡状态,使得相应物种两两菌株间遗传距离近似相等,呈现“完全网状种群结构”。尽管高重组率细菌不在少数,上述完全网状结构在细菌中却非常少见。我们在本部分研究中探索了导致该现象的可能机制。首先通过进化模拟计算,我们明确了重组有效种群大小0)(0)为有效种群大小,为重组率)与核酸多样性无显著相关性,是评估高频重组细菌种群结构的更有效参数。随后我们计算了21种中/高重组率细菌(6,355个全

关键词： 盐胁迫   拟南芥自然群体   全基因组关联分析  

摘要： 盐胁迫影响植物的生长发育,造成作物减产。模式植物拟南芥的自然群体存在丰富的遗传多态性和抗盐性状多态性。在盐胁迫下,不同生态型会表现出不同水平的盐离子(Na和Cl)吸收与积累。本论文利用植物水培培养系统和MS平板固体培养系统,采集159份生态型包括3个大类共计17个指标,分别进行全基因组关联分析(GWAS)。重点关注的三类表型是:(1)盐胁迫下Cl在植物叶中的积累;(2)盐胁迫抑制根的伸长;(3)盐胁迫调控根和冠的生物量比值。GWAS分析鉴定到众多显著关联的位点,本研究对显著关联性高的SNP位点集中区域进行了候选基因的筛选和功能初步分析。对根长抑制指标的分析鉴定到两个候选遗传区域,通过公共数据库的挖掘重点关注AtNIGT1.4。AtNIGT1.4已被报道参与了氮磷营养亏缺对根长的抑制。初步功能分析显示该基因和其家族成员在根中特异表达,并受到盐胁迫的强烈诱导,推测该家族成员可能参与调控盐胁迫对根伸长的抑制。后续基因的功能鉴定正在进行中。对盐胁迫下叶中Cl积累的指标分析鉴定到两个候选遗传区域;对盐胁迫下干重根冠比的指标分析鉴定到一个候选遗传区域。上述鉴定的候选遗传区域还需要进一步的精细定位以确定效应基因。关注的候选基因将首先进行表达模式的分析(组织细胞类型的特异性和胁迫应答性),重点关注的候选基因将进行全面的功能解析。