大數據分析如何助力人類癌癥、HIV等多種疾病的研究？

　　近年來，科學家們逐漸開始使用大數據分析來對多種疾病進行研究，當然，研究人員也取得了多項研究進展，本文中，小編就對近年來相關研究成果進行整理，分享給大家！

　　【1】Cancer Immunol Res：科學家有望利用大數據分析來預測癌癥患者對免疫療法的反應

　　doi：10.1158/2326-6066.CIR-18-0129

　　如今在大數據時代，癌癥研究人員開始尋找多種新方法來監測癌癥免疫療法的有效性;近日，一項刊登在國際雜志Cancer Immunology Research上的研究報告中，來自約翰霍普金斯大學醫學院的研究人員通過研究開發出了一種利用生物信息學的新方法，該方法或能作為一種新型工具幫助確定患者的免疫系統如何對癌癥免疫療法產生反應，以及如何有效識別機體自身的腫瘤。

　　研究者Kellie Smith博士表示，我們希望能夠得到足夠的數據，通過利用一種名為MANAFEST的技術來幫助臨床研究人員確定癌癥患者的最佳治療方案;一旦某個人被診斷為癌癥，我們就希望能利用該技術為其制定最佳的治療手段，以前研究人員并沒有開發出MANAFEST技術，在過去幾年里，研究人員通過對這項技術進行不斷改善，如今其能夠對多項數據進行分析來幫助有效治療癌癥患者。

　　【2】Cell Systems：大數據分析或能鑒別出指示機體健康和疾病發生的特殊脂質分子

　　doi：10.1016/j.cels.2018.05.016 doi：10.1016/j.cels.2018.05.009

　　日前，兩篇刊登在國際雜志Cell Systems上的研究報告中，來自瑞士洛桑聯邦理工學院的科學家們通過進行大數據分析鑒別出了特殊的脂質或能作為機體健康和疾病的標記。盡管脂質非常重要，但從傳統角度上來講其是科學家們最難進行研究的生物分子，因為脂質分子結構具有一定的多樣性，通過已經定義好的標準結構和指導DNA、RNA和蛋白質的簡單規則似乎并不能確定脂質分子的結構，脂質分子的多樣性也就意味著，并不像建立和分析基因組及轉錄組數據庫，針對脂質分子需要更為個性化的分析步驟。

　　這項研究中，研究人員通過研究對小鼠血液和肝臟中將近150種脂質分子進行了測定，隨后研究人員還鑒別出了每一種脂質分子的遺傳調節子以及其相應的生理學功能。研究者利用系統遺傳學的方法將脂質組學數據庫同來自小鼠機體其它的“組學”數據庫相結合，包括表型組、轉錄組和蛋白質組數據庫等，這種方法就能夠有效識別出不同血脂類的血漿和血脂，并以此作為指示機體健康狀態的標志物。

　　【3】The Lancet Public Health：超5萬人大數據！酗酒減壽20！是癡呆最大的風險因素！

　　doi：10.1016/S2468-2667(18)30022-7

　　酒精是預防所有癡呆最重要的因素，尤其是早發性癡呆。這是一項發表在雜志《The Lancet Public Health》上的法國全國范圍內觀察性研究的結果，而法國超過100萬人被診斷患有癡呆。

　　這項研究特別關注了酒精使用問題，包含已經確診的由于長期使用酒精導致患有精神和行為異常或者慢性疾病的人。

　　在57000例早發性癡呆（早于65歲）患者中，大部分（57%）與慢性酗酒有關。

　　世界衛生組織（WHO）將慢性酗酒定義為男性每天飲酒超過60g（純酒精），或者女性超過40g。

　　這項研究發現二者具有強烈的聯系，作者建議篩查、酗酒干預以及治療酗酒問題將有效減少酒精導致的癡呆問題帶來的負擔。

　　【4】PNAS：大數據方法研究HIV包膜蛋白藍圖 有望開發新型HIV疫苗

　　doi：10.1073/pnas.1717765115

　　盡管人類在醫學研究領域取得了很多重大進展，但目前仍然沒有開發出應對HIV感染的有效疫苗，盡管最近研究人員希望能夠發現有效的抗體來中和多種HIV毒株，然而有時候HIV仍然會通過一些突變途徑來躲避已知的廣泛中和抗體的反應，這就使得研究人員設計出一種有效的解決方案變得非常困難了。

　　一種理想的疫苗能夠產生廣泛中和性抗體來靶向作用HIV的突起蛋白，該部位的突變會明顯減弱病毒的適應性或者病毒的再生和復制能力，這或許就需要療法HIV的適應性藍圖，為了完成這一目標，來自香港科技大學和MIT的科學家們就通過研究開發出了一種計算方法，該方法能夠評估HIV gp160蛋白的“適應性圖像”，gp160是包含HIV突起蛋白的多聚蛋白，隨后研究人員通過多種實驗性測量進行對比就能證實他們所推薦的圖像結構了。

　　【5】16萬人大數據揭示早產風險與懷孕年齡的關系

　　doi：10.1371/journal.pone.0191002

　　根據一項最近發表在《PLOS ONE》上的新研究，排除掉干擾因素后，40歲及其以上的孕婦早產風險仍然會增加。該研究由蒙特利爾大學圣賈斯汀兒童醫院Florent Fuchs及其他家加拿大同事合作完成。

　　全世界女性懷孕的年齡都在增加，早產風險也一樣。然而孕期年齡和早產風險之間的關系仍然存疑。

　　Fuchs及其同事試圖在一大群人中找出懷孕的年齡對早產風險的影響。研究人員分析了過去從QUARISMA隨機對照實驗中收集的數據，該研究于2008-2011年間在加拿大魁北克32家醫院開展。

　　【6】Nat Genet：大數據分析揭示HCV如何與人宿主相互作用

　　doi：10.1038/ng.3835

　　一項針對丙型肝炎病毒（HCV）和500多名HCV感染者的大數據研究有助更好地理解這種病毒如何與它的人宿主相互作用。

　　來自英國、瑞士、美國、加拿大、比利時和瑞典的研究人員首次開發出一種方法來分析和比較HCV的遺傳組成，以及500多名HCV感染者的遺傳組成。通過聯合研究能將讓研究人員對HCV和人基因組如何與這種病毒相互作用并且改變這種病毒提供新的見解，相關研究結果刊登在了國際雜志Nature Genetics上。

　　病毒性肝炎是全世界死亡和殘疾的主要原因之一，2%～3%的世界人口被認為感染上HCV。在英國，據估計，有30萬人感染上這種病毒。很多人并沒有意識到他們感染上這種病毒，未接受治療，從而導致肝病和肝癌。

　　Barnes說，“這是首次利用一項大數據研究一同探究了一種病毒和它的宿主。我們鑒定出人基因組中的兩個位點，在這兩個位點發生的調節著我們的免疫系統的遺傳變異影響這種病毒的遺傳多樣性。”

　　【7】利用大數據和CRISPR技術理解免疫系統反應

　　新聞閱讀：Using Big Data to understand immune system responses

　　在很多細菌（包括導致我們患上鏈球菌性喉炎的細菌）中發現的一種酶讓人類有一種廉價的有效的工具來對我們自己的基因進行編輯。這種被稱作CRISPR的技術正被用來理解免疫系統如何對病毒攻擊作出反應。

　　它被稱作為本世紀最大的生物技術突破，而且你可能也立刻了解這個名字：CRISPR。

　　它可能聽起來像是一種美國早餐谷物食品，但是它實際上是一種廉價的、高效的和高度普及的方法來修飾所有活的有機體（不論是魚、人類、昆蟲，還是哺乳動物）中的基因。

　　這種基因組編輯工具能夠被用于蚊子體內，阻止瘧疾擴散，或者它能夠切除癌癥。僅有倫理考量限制它的使用。誰知道這種技術將引向何處？誰應當作出決定？存在著無數的可能。遺傳病能夠被永久地根除。

　　【8】Cancer Immunol Res：利用“大數據”尋找腫瘤免疫治療的新方向

　　doi：10.1158/2326-6066.CIR-15-0233

　　最近來自Sanford Burnham Prebys Medical Discovery Institute（SBP）的研究人員發現了超過100個影響癌癥免疫應答的新基因區域。這項發表在國際學術期刊Cancer Immunology Research上的最新研究將推動免疫療法的開發，找到更多增強免疫系統殺傷腫瘤的新策略。

　　“通過對一個大型的公共基因組數據庫進行分析，我們發現了122個可能影響癌癥免疫應答的基因區域，這些區域發生的基因突變與腫瘤組織中免疫細胞的存在與否有關。”文章作者Eduard Porta-Pardo博士這樣說道。他還表示，“其中許多基因區域將為腫瘤免疫研究提供新的方向，有助于開發新的腫瘤免疫治療方法。”

　　目前多數腫瘤免疫治療都依賴一個類似的策略——解除對免疫系統的限制。如果免疫系統能夠將腫瘤識別為威脅因素，那么這些治療方法將非常有效，但是一些癌癥仍然會通過至今未知的一些機制將免疫細胞阻擋在外。

　　【9】Cell：利用基因組大數據開發抗癌藥物

　　doi：10.1016/j.cell.2016.06.017

　　科學家們正在開始積累巨大的關于癌癥中哪些基因發生突變的數據集，以便允許開發出一種更加系統性的方法實現“精準醫療”。

　　在一項新的研究中，來自美國韋爾科姆基金會桑格研究所、歐洲生物信息學研究所和荷蘭癌癥研究所等機構的研究人員比較了病人腫瘤中的基因突變和癌細胞系中的基因突變，然后測試這些癌細胞系對不同治療性化合物的反應。通過分析這些數據集在哪些地方發生重疊，他們能夠開始在較大的規模上預測哪些藥物將最佳地抵抗多種癌癥。

　　研究者Mathew Garnett說，“我們所做的過程本質上是一種發現過程。它開始讓人們產生新的想法：如何可能利用特異性的藥物靶向治療特定的病人群體。這類型的研究在幾年前是不可能完成的，這是因為我們在當時沒有對足夠多的病人腫瘤進行過測序。”

　　【10】Dev Cell：大數據揭示控制血細胞發育的基因相互作用網絡

　　doi：10.1016/j.devcel.2016.01.024

　　在一項新的研究中，來自英國伯明翰大學、劍橋大學、利茲大學和曼徹斯特大學的研究人員通過在培養皿中重現血細胞發育的過程，鑒定出促進這一過程的關鍵因子。在正常條件下，有能力產生血液組織的細胞是在早期胚胎的多個發育階段中產生的，并且最終形成造血干細胞，而造血干細胞在一生當中都會得到維持，并且每天能夠制造數萬億個血細胞。相關研究結果刊登在Developmental Cell期刊上。

　　在這項新的研究中，通過研究早起胚胎的6個連續發育階段，并且采用一種基于計算分析的“大數據”方法，研究人員研究了上千種基因的行為，以及調節這些基因的因子。

　　他們的發現揭示出之前并不為人所知的血細胞發育調節分子，從而顯著地增加了人們對這一過程的了解。他們也解釋了DNA中的調節元件如何一起協作促進基因表達和將一種發育階段切換到另一種發育階段。