多模态学习揭示基因型-表型动态关系 背景介绍 基因型与表型之间的复杂关系一直是生物学领域的核心问题之一。基因型（genotype）指生物体的遗传信息，而表型（phenotype）则是这些遗传信息在特定环境下的表现。尽管早在1909年，Wilhelm Johannsen就提出了这两个术语，并试图量化它们之间的关系，但一个多世纪以来，我们仍然无法精确地描述基因型如何通过复杂的基因表达模式塑造表型。近年来，单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）等技术的发展使得我们能够在细胞分辨率下观察基因表达的复杂动态，然而这些技术仍然无法全面映射基因型组合如何导致表型的产生。 当前的研究方法，如正向遗传学（forward genetics）和反向遗传学（r...

单细胞分辨率下的基因空间映射：基因信号模式分析（GSPA）研究 学术背景 单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）技术近年来在生物学研究中取得了重大进展，尤其是在揭示细胞状态空间（cellular state space）的组织结构方面。然而，尽管已有许多计算方法用于映射细胞状态空间，但关于基因空间（gene space）的映射或嵌入（embedding）的研究却相对较少。基因表达是高度组织的，基因之间通过复杂的生物过程和通路协同工作。然而，由于生物和技术噪声（如基因丢失“dropout”现象），准确量化基因间的相似性仍然具有挑战性。为此，本文提出了一种基于图信号处理（graph signal processing, GSP）的新方法——...

基于Genotype Representation Graph (GRG)的研究：提升生物数据分析效率的新框架 学术背景与研究动机 随着测序技术的迅速进步，大规模基因组数据的收集变得愈发普遍，尤其是在人类疾病关联研究领域，基因组数据的分析需求日益增长。2023年底，英国生物银行（UK Biobank）在其云计算平台上发布了约50万份全基因组数据，其中已有20万份完成相位（phased）处理。这类庞大的数据集为科研提供了前所未有的机会，但也带来了新的难题：如何高效地编码和分析如此巨大的基因组数据？传统的二维表格化数据结构（如VCF文件格式）在储存和计算效率方面面临瓶颈，难以应对不断增长的数据需求。 在这一背景下，科学家们提出了新的数据表示和处理方法以优化压缩率和计算性能。本研究的目标是开发一种...

双靶点外显子跳跃反义寡核苷酸药物在杜氏肌营养不良症中的新进展：Brogidirsen的I/II期临床试验 背景介绍 杜氏肌营养不良症（Duchenne Muscular Dystrophy, DMD）是一种致命的遗传性疾病，主要影响骨骼肌和心肌功能，导致患者早期丧失行动能力，甚至器官衰竭。截至目前，DMD尚无根治方法。其病因是由X染色体短臂（Xp21.2）的DMD基因突变引起，导致编码的抗肌萎缩蛋白（Dystrophin）缺失或异常。抗肌萎缩蛋白是维持肌细胞膜结构稳定的关键蛋白，其缺失会引发肌纤维的逐渐退化，最终导致肌肉坏死和功能衰退。 目前的DMD治疗策略中，外显子跳跃疗法（Exon-Skipping Therapy）是一种极具潜力的分子治疗方法，通过短链反义寡核苷酸（Antisense ...

膳食异硫氰酸酯化合物在α1抗胰蛋白酶缺乏症中的潜在治疗作用 背景及研究意义 α1抗胰蛋白酶缺乏症（Alpha-1 Antitrypsin Deficiency，AATD）是一种先天性单基因疾病，其主要由肝脏中α1抗胰蛋白酶（AAT）错误折叠引起。这种错误折叠会导致两种病理效应：肝脏中AAT聚合蛋白的增多导致毒性积累，肺部中AAT单体分泌减少，从而减少对中性粒细胞弹性蛋白酶（Neutrophil Elastase，NE）的抑制作用。后者直接导致肺组织的破坏并最终导致慢性阻塞性肺疾病（Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD）。目前的标准治疗方法多采用酶替代疗法（Enzyme Replacement Therapy），然而这种治疗方法效果有限，且未能解...

靶向CD70的iPSC衍生CAR-NK细胞治疗 背景与研究目的 过去十年，采用细胞治疗的癌症治疗方式以“活性药物”的形式彻底革命了传统治疗理念。尤其是嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）的设计大幅提高了免疫疗法的疗效，为治疗之前传统方式无法治愈的血液系统恶性肿瘤提供了潜在的治愈途径。然而，CAR-T疗法仍然面临一些限制，包括靶向范围有限、生产流程耗时且昂贵，以及自身制造失败的风险。这些限制使得这一疗法难以广泛应用于需要快速干预的癌症患者群体。 针对这些问题，CD70作为一种免疫检查分子，以其在广泛的血液系统和实体瘤中的高表达，成为近年来癌症免疫疗法的重要研究目标。CD70靶向药物（例如单克隆抗体、抗体偶联药物及CD70 CAR-T细胞）在急性髓系白血病、淋巴瘤及肾癌等癌症中的应用取得了积极的疗效...