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1.
2021, Cancer cell. DOI: 10.1016/j.ccell.2021.09.012 PMID: 34678152
2023-09-30 13:45:00
#paper Serial assessment of measurable residual disease in medulloblastoma liquid biopsies Cancer Cell. 2021 Nov 8;39(11):1519-1530.e4.髓母细胞瘤(Medulloblastoma,MB)是一种恶性的儿童胚胎中枢神经系统肿瘤,近三分之一的MB儿童死于这种疾病。通过影像学和脑脊液(CSF)细胞学进行常规反应监测仍然具有挑战性,并且缺乏可检测MRD的标志物。本文使用来自CSF的cfDNA作为MRD生物标志物,前瞻性验证从MB儿童(123名患者,476个样本)收集的CSF样本中的临床效用。使用低深度全基因组测序,研究了来自CSF的cfDNA中肿瘤相关拷贝数的变化。在基线时分别在85%和54%的转移性和局限性疾病患者中检测到MRD。MRD阳性患者的数量随着治疗的进行而下降,但那些持续性MRD阳性的患者有更高的进展风险。该研究阐释了cfDNA检测的疾病预测价值和诊断价值。
2.
2022, Science Translational Medicine. DOI: 10.1126/scitranslmed.abk2756
2023-08-31 22:32:00
#paper Lung cancer scRNA-seq and lipidomics reveal aberrant lipid metabolism for early-stage diagnosis. Sci Transi Med.2022 Feb 2;14(630):eabk2756. doi: 10.1126/scitranslmed.abk2756. 本研究首先通过单细胞测序技术分析早期肺癌组织与健康肺组织之间的表达差异,发现在肺癌组织中脂代谢通路相关基因表达显著下调,提示外周血脂代谢产物可作为肺癌早筛的生物标志物。通过高分辨质谱平台分析肺癌患者和健康人外周血脂代谢产物异同,构建并优化肺癌预测模型(分别构建LCAIDv1.0和LCAIDv2.0两个版本模型),分析两个版本模型的检测性能(前者包括训练集/测试集,后者包括训练集/独立验证集/筛查队列/前瞻队列),论证了LCAID在肺癌早筛中非常可靠有效。LCAIDv2.0在1.0版本上共筛选出9个血浆脂质标志物,提示该方法具有IVD的可能性。
3.
2018, Nature. DOI: 10.1038/nature25477
2023-07-31 23:10:03
#paper Structural basis for DNMT3A-mediated de novo DNA methylation. Nature. 2018 Feb 15;554(7692):387-391.doi: 10.1038/nature25477. DNA甲基化会改变基因表达,调节基因组稳定性和细胞分化。在人体中,甲基化过程的失调与各种疾病,特别是癌症有关。DNMT3A和DNMT3B催化哺乳动物的从头甲基化过程,然而,DNMT3底物识别和酶特异性的机制仍不明确。本文报道了分辨率为2.6埃的DNMT3A-DNMT3L-DNA复合物晶体结构,其中两个DNMT3A单体同时攻击两个CpG二核苷酸,两个CpG位点间距离14个碱基对。DNMT3A- DNA相互作用包括一个靶向识别结构域、一个催化loop和DNMT3A同源二聚体interface。靶向识别结构域的Arg836与CpG进行关键作用,确保DNMT3A酶对CpG位点的偏好性。
4.
2018, Nature. DOI: 10.1038/nature26000
2023-06-30 23:14:00
#paper DNA methylation-based classification of central nervous system tumours Nature. 2018 Mar 22;555(7697):469-474.doi:10.1038/nature26000 肿瘤的正确诊断对于后期治疗至关重要,然而在已知的近100多种中枢神经系统肿瘤 (central nervous system tumor,CNS tumor)中,相关标准化的诊断面临很大的挑战。为了高效、迅速的对CNS肿瘤进行分类,作者开发了一个机器学习模型,它可以对甲基化数据进行分类。开发出来的程序经过训练后,可以使用甲基化特征鉴定91种CNS肿瘤。训练集采用的参照数据来自约2800名癌症患者。作者在1104例已经经过人工检查的中枢神经系统肿瘤上进行了测试,发现有12%例存在误诊。该模型不仅可以提高诊断准确率,而且还可以鉴定出新型罕见肿瘤。为了让这种新方法得到广泛应用,作者生成了一款免费在线工具 (Molecular Neuropathology 2.0; http://www.kitz-heidelberg.de/molecular-diagnostics),可以在几分钟内分析上传的数据。自2016年12月上线以来,该工具已被使用逾4500次,用户可以选择分享他们的数据,以便进一步优化算法。作者总结表示,将甲基化特征与脑肿瘤自动分类器整合起来还可以为创造类似的肿瘤分类算法用于诊断其它癌症类型提供一个蓝图。
5.
2019, International Journal of Medical Informatics. DOI: 10.1016/j.ijmedinf.2019.07.019
2023-05-31 22:23:00
#paper Int J Med Inform. 2019 Oct;130:103940.  doi: 10.1016/j.ijmedinf.2019.07.019.Clinical decision support for therapeutic decision-making in cancer: A systematic review  包括支持性护理在内的癌症管理较为复杂,需要根据已发表的以及患者特异性数据做出适当的治疗决策。临床决策支持(CDS)或许是支持复杂决策的有效实施策略,尽管CDS是否能够改善治疗结局和患者结局尚不明确。因此,本文对CDS进行了系统回顾,以确定CDS用于支持临床癌症治疗决策。令人关注的结果包括CDS对诊疗过程的影响。10项研究符合纳入标准,研究设计、设置和干预存在差异。在衡量过程结局的九项研究中,有五项显示出显著的改善;在衡量患者结局的六项中,有四项显示出显著改善。所有纳入的研究都使用了临床实践指南提及的CDS。总之,CDS用于指导癌症治疗决策是一个尚待研究但很有前景的领域。
6.
2022, Cancer Discovery. DOI: 10.1158/2159-8290.CD-22-0659
2023-04-30 21:54:00
#paper Detecting Liver Cancer Using Cell-Free DNA Fragmentomes Cancer Discov. 023 Mar 1;13(3):616-631. doi: 10.1158/2159-8290.CD-22-0659. 本文是DELFI技术应用于肝癌筛查的最新研究成果。DELFI的全称是DNA evaluation of fragments for early interception,即利用血液cfDNA全基因组片段化特征间的差异,来区分肿瘤患者和非癌症受试者。本文构建了两个机器学习模型,分别适用于肝癌高危人群和低风险人群,这两个模型纳入的特征类型略有差异,在低风险人群模型中新增TFBS特征。最后,作者使用蒙特卡洛模拟评估DELFI模型在10万理论高危人群中的性能,与指南推荐的腹部超声联合AFP的检测方法相比,DELFI技术不仅极大提高肝癌的检出率,同时有望降低肝癌检测的假阴性率。
7.
2019, Science. DOI: 10.1126/science.aaw0726
2023-03-31 22:30:00
#paper RNA sequence analysis reveals macroscopic somatic clonal expansion across normal tissues. Science. 2019 Jun 7;364(6444):eaaw0726.doi: 10.1126/science.aaw0726. 体细胞突变是如何在正常细胞中积累的,目前尚不清楚。本文通过对来自29个正常组织的6700个样本的RNA测序数据的综合分析揭示了多个体细胞变异,表明在许多正常组织中可以发现宏观克隆。本文证实阳光照射的皮肤、食道和肺比其他测试组织有更高的突变负担,这表明环境因素可以促进体细胞嵌合。突变负担与年龄和组织特异性细胞增殖率相关,强调突变随着时间和细胞分裂数量的增加而积累。最后,作者发现正常组织中存在已知癌症基因和热点突变。本研究提供了人体组织中宏观克隆扩增的广阔视野,从而作为将克隆扩增与环境因素、衰老和疾病风险联系起来的基础
8.
2014, Nature Medicine. DOI: 10.1038/nm.3729
2023-02-28 23:21:00
#paper Nat Med. 2014 Dec;20(12):1479-84.doi: 10.1038/nm.3729. Anchored multiplex PCR for targeted next-generation sequencing 本文首次报道了锚定多重PCR技术(AMP)在基因融合检测方面的应用。与RACE技术的原理类似,AMP将待检测的DNA片段与半功能通用接头连接,经过两轮巢式PCR扩增富集目标片段。与其他常规PCR技术相比,AMP仅通过一端的信息就可以富集目标区域。目前AMP的应用范围已经扩展检测基因的点突变、插入缺失、拷贝数变异、RNA表达等方面。
9.
2022, Nature Biomedical Engineering. DOI: 10.1038/s41551-021-00837-3
2023-01-31 22:54:00
#paper Limitations and opportunities of technologies for the analysis of cell-free DNA in cancer diagnostics,Nat Biomed Eng. 2022 Mar;6(3):232-245.doi:10.1038/s41551-021-00837-3. 本文是2022年发表在Nature Biomedical Engineering上的一篇关于cfDNA的综述,血浆中的游离DNA(cfDNA)来源于细胞裂解后(包括主动裂解和被动裂解)释放的DNA,经核酸酶裂解成长度约为160bp的片段,半衰期约为5~150分钟,这种“全局快照”能力使cfDNA成为许多疾病的理想生物标志物。本文讨论了现阶段肿瘤cfDNA检测领域面临的机遇与挑战,从cfDNA检测在癌症管理中的角色、分析前的限制因素、cfDNA的低重分析方法、cfDNA的NGS分析方法、唯一分子标签技术、等位基因富集技术、cfDNA的非突变标志物和肿瘤早筛对精度的要求这8个方面分别进行介绍。
10.
2022, Cell. DOI: 10.1016/j.cell.2022.09.005
2022-12-31 21:51:00
#paper Pan-cancer analyses reveal cancer-type-specific fungal ecologies and bacteriome interactions. Cell. 2022 Sep 29;185(20):3789-3806.e17. doi:10.1016/j.cell.2022.09.005. 本文通过对包括TCGA数据库在内的四个独立队列中的35种癌症类型的17,401名患者的组织和血液中的真菌群落进行全面表征,研究队列使用的测序方法包括ITS2扩增子测序、WGS及RNA-Seq。研究结果表明真菌普遍存在于多种肿瘤内,且不同癌症类型具有癌症特异性真菌群。肿瘤内真菌-细菌-免疫细胞相互作用分析表明真菌-细菌-免疫细胞间的关联性相对“宽容”,而非此消彼长的竞争关系,最后本文探索了真菌在癌症预后和诊断中的应用。本研究的意义在于构建了首个泛癌真菌微生物组图谱,为癌症与真菌的关系提供清晰的联系。
11.
2020, Nature. DOI: 10.1038/s41586-020-1969-6
2022-11-30 22:20:00
#paper  DOI: 10.1038/s41586-020-1969-6 Nature . 2020 Feb;578(7793):82-93 Pan-cancer analysis of whole genomes 本文是泛癌全基因组分析(PCAWG)联盟在nature上发表的一篇文章,对ICGC和TCGA的38种常见癌症的2658例肿瘤及其配对正常组织样本的全基因组测序数据进行系统整合分析。癌症基因组平均有4-5个驱动突变(结合编码和非编码基因元件);约有5%的病例未发现驱动突变,表明癌症驱动基因的发现仍未完全;常见和罕见的遗传变异会影响体细胞突变的模式,包括点突变、结构变异和体细胞反转录转座。同时文章描述了非编码突变、识别了导致碱基替换、小片段插入和缺失以及结构变异的突变过程的新特征;分析了肿瘤演化的时机和模式;描述了体细胞突变对剪接、表达水平、融合基因和启动子活性的多种转录结果;并评估了癌症基因组的一系列特征。
12.
2022, Nature Medicine. DOI: 10.1038/s41591-022-01694-6
2022-10-31 23:21:00
#paper Nat Med. 2022 Apr;28(4):704-712.  doi: 10.1038/s41591-022-01694-6.Nivolumab plus ipilimumab with or without live bacterial supplementation in metastatic renal cell carcinoma: a randomized phase 1 trial.本文介绍了一项开放标签单中心研究的临床I期实验结果,在纳入的30例患者中(中位年龄为66岁,72%的患者为男性),以2:1的比例随机分组,分别接受CBM588+纳武利尤-伊匹单抗联合治疗以及仅使用纳武利尤-伊匹单抗治疗。结果表明在转移性肾细胞癌患者中补充双歧因子活菌产品CBM588可增强免疫检查点抑制剂纳武利尤-伊匹单抗的治疗效果,显著延长肾细胞癌患者的无进展生存期(12.7个月vs2.5个月),说明肠道微生物影响转移性肾细胞癌的免疫治疗疗效。
13.
2020, Nature Biotechnology. DOI: 10.1038/s41587-020-0548-6
2022-09-30 18:50:00
#paper doi: 10.1038/s41587-020-0548-6. PICRUSt2 for prediction of metagenome functions. Nat Biotechnol. 2020. PICRUSt2是一款基于标记基因序列(通常为16S rRNA)来预测宏基因组功能丰度的软件,本文自2020年发表以来,已被引用近1200次(Google Scholar)。PICRUSt2在原有PICRUSt1版本的基础上进行升级,更新了基因家族和参考基因组数据库(扩大10倍以上),可与任何OTU选择或去噪算法的互操作,并能够进行表型预测。Benchmarking结果表明,PICRUSt2总体上比PICRUSt和其他竞争方法更准确。同时,PICRUSt2还允许添加自定义参考数据库。
14.
2022, Gastroenterology. DOI: 10.1053/j.gastro.2022.06.038
2022-08-31 22:40:00
#paper DOI: 10.1053/j.gastro.2022.06.038 Gastroenterology. 2022, Altered Mycobiota Signatures and Enriched Pathogenic Aspergillus rambellii Are Associated With Colorectal Cancer Based on Multicohort Fecal Metagenomic Analyses. 本文通过对来自不同国家人群的7个已发表数据集以及1个内部队列,共计1329例粪便样本的宏基因组分析(包括454例CRC患者、350例腺瘤患者和525例健康受试者),揭示了CRC患者和健康受试者的真菌丰度差异物种。其中Aspergillus rambellii在体外和CRC异种移植小鼠模型中均促进结直肠肿瘤的发生,提示Aspergillus rambellii在内的真菌可作为CRC诊断的生物标志物。此外,CRC患者肠道内真菌-真菌、真菌-细菌相互作用明显增强,且与CRC病程呈正相关;联合使用真菌与细菌的生物标志物可在临床上更准确地诊断CRC。
15.
2021, Nature Microbiology. DOI: 10.1038/s41564-021-00993-x
2022-07-31 21:13:00
#paper DOI: 10.1038/s41564-021-00993-x, Nat Microbiol 2021, Aspergillus fumigatus pan-genome analysis identifies genetic variants associated with human infection. 烟曲霉是一种环境腐生菌和机会致病真菌,尽管每年在全世界范围引发的侵袭性疾病超过30万例,但人们对烟曲霉的基因组多样性(毒力因子和抗真菌耐药基因多样性)仍然缺乏全面的理解。本文对来自世界各地的300株烟曲霉(83个临床分离株和217个环境分离株)进行泛基因组分析,发现7563个核心基因和3344个非核心基因。利用该环境和临床样本的大型基因组数据集,作者发现临床分离株富集于基因簇5,且基因组还包含更多的编码跨膜转运蛋白和具有铁结合活性的蛋白的基因,以及涉及碳水化合物和氨基酸代谢的基因。最后,作者采用全基因组关联研究分析与临床菌株、唑类耐药性和已知毒力相关基因的遗传变异。本文通过对300株烟曲霉的泛基因组分析,有助于了解其致病机制的多样性,最终实现对该类感染的更好管控。
16.
2020, Nature Cell Biology. DOI: 10.1038/s41556-020-0477-0
2022-06-30 23:44:00
#paper DOI: 10.1038/s41556-020-0477-0 Nat Cell Biol. 2020 Transcriptional diversity and bioenergetic shift in human breast cancer metastasis revealed by single-cell RNA sequencing. 本文建立了患者来源的乳腺癌异种移植(PDX)小鼠模型,利用单细胞测序技术来检测乳腺癌转移过程中少量转移细胞的转录组变化。通路分析显示线粒体氧化磷酸化是微转移肿瘤上调的top通路,而乳腺癌原发灶主要是糖酵解酶上调。利用流式细胞分析,qPCR以及代谢组学证明微转移灶中氧化磷酸化途径的上调。当使用寡霉素抑制氧化磷酸化途径时,可显著减弱乳腺癌肿瘤转移至肺,表明线粒体氧化磷酸化途径可作为防止乳腺癌患者转移的治疗靶点。本研究表明,转移的乳腺癌细胞不是通过糖酵解来获得能量,而是优先通过线粒体氧化磷酸化途径供能,这为预防癌症的扩散提供了新思路。
17.
2021, Signal Transduct Target Ther .. DOI: 10.1038/s41392-021-00501-x PMID: 33707428 PMCID: PMC7952714
2022-05-31 22:51:00
#paper  DOI: 10.1038/s41392-021-00501-x Signal Transduct Target Ther. 2021. Targeting Erbin in B cells for therapy of lung metastasis of colorectal cancer. 结直肠癌是全球致死率最高的癌症之一,其中肺是结直肠癌转移的第二大器官,但目前关于结直肠癌肺转移的机制以及涉及到的肿瘤环境中的关键因子还尚不明确。本文作者发现结直肠癌肺转移中lgA产生的肠道免疫网络明显失调。单细胞RNA测序发现Erbin(富含亮氨酸重复序列和PDZ域(LAP)家族的一员)阳性的B细胞亚型参与了肺转移。敲除B细胞的Erbin抑制体内结直肠癌的肺转移。从机制上讲,Erbin基因敲除减弱了TGFβ介导的CXCR5 + IgA +细胞迁移和STAT6介导的PD1表达的抑制。该研究揭示了Erbin在CRC肺转移中调节PD1 + IgA + B细胞的关键作用。靶向Erbin以及联合使用中和B细胞和中和PD1的抗体可抑制小鼠结直肠癌的肺转移,该研究为治疗结直肠癌肺转移提供潜在的选择。
18.
2021, Nature Reviews Molecular Cell Biology. DOI: 10.1038/s41580-021-00407-0 PMID: 34518686
2022-04-30 20:39:00
#paper DOI: 10.1038/s41580-021-00407-0 Nat Rev Mol Cell Biol.,2021,A guide to machine learning for biologists. 近几十年来,随着生物数据集规模与复杂性的大幅增长,机器学习越来越多的用于为潜在生物过程构建信息与预测模型。然而具体的机器学习方法多种多样,令人眼花缭乱。对于不同类型的生物数据,该如何选择特定的机器学习技术?本文是一篇2021年发表在Nature Reviews Molecular Cell Biology 上的综述文章,向读者简要介绍了一些关键的机器学习技术:既包括分类、回归、聚类模型等传统机器学习方法,也包括最近开发和广泛使用的涉及深度神经网络的技术。本文描述了不同的技术如何适用于特定类型的生物学数据,并指出着手进行涉及机器学习的实验时需要考虑的要点。最后,本文还讨论了一些机器学习研究的新方向。
19.
2021, Nature. DOI: 10.1038/s41586-021-03828-1 PMID: 34293799 PMCID: PMC8387240
2022-03-31 00:05:00
#paper doi: 10.1038/s41586-021-03828-1 Nature, 2021, Highly accurate protein structure prediction for the human proteome. AlphaFold2是由DeepMind公司开发的人工智能系统,能够基于氨基酸序列,精确预测蛋白质的3D结构。预测的准确性可以与使用冷冻电镜、X射线衍射等手段解析的3D结构相媲美。AlphaFold2与基础版本相比,在蛋白结构解析的速度方面提升约16倍。本文利用AlphaFold2对98.5%的人类蛋白进行结构预测,并将预测的结果免费向公众开放。AlphaFold2能对人类蛋白质组58%的氨基酸的结构位置给出可信预测,且能对蛋白复合体的结构进行较好预测,其中低置信度的预测结果可能代表蛋白结构的无序状态。AlphaFold的出现代表人工智能驱动的生物学研究时代的来临。
20.
2019, Nature Reviews Genetics. DOI: 10.1038/s41576-019-0150-2
2022-02-28 16:37:00
#paper doi: 10.1038/s41576-019-0150-2 Nat Rev Genet . 2019. RNA sequencing: the teenage years 本文是一篇关于RNA-seq的综述。文章从RNA-seq技术的发展、RNA-seq建库方法改良、RNA-seq实验方案设计、RNA-seq数据分析、其他非bulk RNA分析、非稳态RNA分析和非基因表达分析这7个方面进行介绍。
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