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许璇作“阿尔茨海默症线粒体机制的多组学解析及应用”报告

发布日期:2022-12-09 发表者:陈治国 浏览次数:




   (图文|辛西  编辑|信息  审核|李立)12月8日下午4:00,信息学院“Happy hour”活动2022年第20期学术交流会线上举行。信息学院2020级生物信息学博士研究生许璇作了题为“阿尔茨海默症线粒体机制的多组学解析及应用”的报告,报告吸引学院众多师生线上参加。


   阿尔茨海默症(Alzheimer’s Disease, AD)是一种与全球老龄化相关的主要神经退行性疾病。当前AD的潜在机制仍不明确,所有潜在药物在人体试验中均遭到不同程度的失败。研究者已提出许多假设来解释AD的起因。目前,最受争议的假设之一是将线粒体功能障碍作为AD发展的早期事件和潜在治疗靶点。同时多项研究表明,AD是一种复杂的、多因素的疾病,约占AD病例96-98%的迟发性散发型AD,由基因和环境与生物衰老的复杂相互作用引起。因此单一组学不足以阐述AD所有的病因和病理,各种组学技术进步使研究者可深度挖掘疾病的全局和动态分子变化。许璇博士的报告基于多组学数据,在多个层面系统的揭示了AD中线粒体相关的潜在致病机制,有助于更准确的诊断和预防疾病,并挖掘潜在的生物标志物或药物,从而产生新的有潜力的治疗策略。


   许璇的报告首先介绍了基于三种单一组学数据:基因组、转录组和表观组的分析结果,比如在基因组层面,许璇利用线粒体全基因组关联分析和线粒体—细胞核基因组上位性分析,发掘与AD风险密切相关的线粒体—核互作位点。然后,基于多基因遗传风险打分评估这些线粒体相关基因/位点的对AD风险预测效力,并融合线粒体信息对个体对AD的抵抗力/恢复力进行表征。在多个独立数据集中都证明了加入线粒体相关位点后,模型的表现明显提升,并可将部分线粒体相关位点与已知的AD风险位点整合,提升模型多方面的预测效力。


   然后许璇介绍了基于多组学数据,全面系统探索AD线粒体病理机制的研究结果。比如:构建了线粒体—核基因的因果调控网络;构建了四种神经细胞特异性基因调控网络。揭示了线粒体与小胶质细胞的密切调控关系;整合了基因组、转录组和表观组学关联结果,挖掘出线粒体相关基因的关键驱动作用。此外,该研究还使用了目前流行的多组学整合算法,基于无监督和有监督的方法分别构建了AD易感人群分类模型和AD风险预测模型,挖掘了线粒体相关的重要多组学标志物。这些方法之前主要用于癌症的研究,该研究是首次将其用于AD,并且在测试集和验证集中均取得不错结果,具有较强创新性。


   综上,本次汇报基于系统遗传学利用了各种生物信息技术,全面深入研究了AD线粒体相关病理机制,并且创新性基于上位性,从线粒体—核基因互作层面揭示线粒体相关的调控机制。同时,该研究首次尝试将目前流行的多组学整合方法应用于AD易感性和风险的分类和预测上。该研究为了解AD潜在机理提供了更多的思路,同时也对AD精准医疗和药物研发有促进作用。


   报告结束,与会师生积极参与提问。评委老师李立、胡学海、杨庆勇教授首先肯定了该研究工作量扎实,富有创新性。杨庆勇指出毕业论文写作时需要注意细节,同时针对研究使用的验证数据和方法都提出相应改进意见。胡学海就AD与年龄和遗传相关的发病概率进行提问,许璇做出全面解释。李立进一步对数据结果的呈现方式和研究意义及应用提出修改意见,帮助许璇同学进一步完善论文。本次学术报告活动在浓厚的学术探讨中结束。


   许璇,华中农业大学2020级生物信息学博士研究生,硕博连读期间一直在信息学院院长张红雨教授课题组学习,研究方向主要为病毒类疾病的药物发现,以及多组学、多模态、人工智能相关的神经退行性疾病生物医学大数据分析。在校期间三次获得三好研究生称号以及2021-2022学年博士国家奖学金。