癌症基因的准确识别是癌症基础研究和精准医疗领域的核心难题。近日，Jilin University与Zhejiang Sci-Tech University的研究团队在《Briefings in Bioinformatics》期刊上发表了题为《Cancer gene identification through integrating causal prompting large language model with omics data–driven causal inference》的原创性研究论文。本文完整梳理了该论文的研究背景、学术创新、方法流程、研究结论及其深远意义。 一、学术研究背景 1. 多组学癌症基因识别的需求 癌症作为全球范围内死亡率最高的疾病之一，其发生和进展本质上是一个...

研究背景：网络推断新挑战 在现代分子生物学和系统生物学领域，对生物分子网络（如基因调控网络、蛋白质互作网络、信号传导网络等）的精准解析被视为理解细胞生命活动、疾病发病机制和药物作用机理的核心。然而，这些生物网络极为复杂，普遍存在节点众多、连接关系错综、非线性动态强烈以及实验测量噪音大的难题。作者们正是在这样的大背景下，选择聚焦于“模块响应分析（Modular Response Analysis, MRA）”方法。MRA是一类基于对系统节点施加扰动，并分析扰动响应以推断模块间相互作用的经典方法，尤其适用于节点可以灵活定义为“基因、蛋白质、代谢物或蛋白复合体等多尺度结构单元（模块）”的网络解析。 尽管MRA长期以来在中小规模网络解析、稳态扰动数据分析等方面被广泛应用，并见证了算法层面的多种优化，...

跨越蛋白结构预测新纪元的学术背景 蛋白质结构解析一直是分子生物学和生命科学领域的核心挑战之一。传统的实验方法如X射线晶体学、核磁共振（NMR）以及冷冻电子显微镜，虽然为蛋白质三维结构研究提供了坚实基础，但因样品制备复杂、时间成本高昂且对蛋白适用范围有限，难以广泛覆盖整个蛋白组蛋白质（proteome）。自2020年DeepMind开发的AlphaFold2（AF2）系统问世以来，蛋白质结构预测领域迎来了划时代的进展。AlphaFold2利用深度学习方法，使几乎所有已知蛋白质序列都能实现高质量结构预测，极大拓展了结构覆盖范围，对生物医学、基础生命科学甚至药物设计领域产生深远影响。 值得关注的是，AlphaFold2发布后，其预测结构数据库迅速建立并对外开放，学术界掀起了以AF2结构为基础的二次...

学术背景 遗传性耳聋是全球范围内最常见的感官障碍之一，影响着超过4亿人，其中约60%的先天性耳聋与遗传因素有关。尽管腺相关病毒（AAV）介导的基因治疗在治疗遗传性耳聋方面显示出巨大潜力，但其特异性和安全性仍存在显著问题。耳蜗结构的复杂性进一步增加了基因递送的精确性挑战。为了解决这些问题，研究人员开发了一种新的工作流程——基于AAV报告基因的体内转录增强子重建（ARBITER），用于解析听力损失基因的增强子。这一研究旨在通过识别和工程化增强子，实现高效且特异性的基因治疗，从而恢复听力功能。 论文来源 这篇论文由Simeng Zhao、Qiuxiang Yang、Zehua Yu等作者共同撰写，来自上海科技大学iHuman研究所、生命科学与技术学院，以及中国科学院昆明动物研究所等机构。论文于20...

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...