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1 转录组学基础 1

1.1 转录组学的概念 1

1.2 转录组学研究的发展历史 2

1.3 转录组学研究的实验技术方法 5

1.3.1 基于芯片的实验技术方法 5

1.3.2 基于测序的实验技术方法 7

1.4 不同平台转录组学研究方法比较 16

参考文献 17

2 转录组学的研究方法 21

2.1 转录组学数据质量控制 21

2.2 mRNA表达量研究 24

2.3 mRNA差异表达分析 26

2.3.1 mRNA差异表达分析概述 26

2.3.2 多细胞RNA-Seq差异表达分析 27

2.3.3 单细胞RNA-Seq差异表达分析 28

2.4 mRNA可变剪接 33

2.5 基因融合鉴定 36

2.6 RNA编辑鉴定 39

2.6.1 RNA编辑概述 39

2.6.2 RNA编辑与疾病的关系 40

2.6.3 RNA编辑的鉴定 41

2.7 环形RNA鉴定及其功能预测 43

2.7.1 环形RNA的分类 44

2.7.2 环形RNA的生化特性 46

2.7.3 环形RNA的早期研究 48

2.7.4 环形RNA的生成机制 49

2.7.5 环形RNA的功能 51

2.7.6 环形RNA的识别方法 54

2.8 piRNA鉴定及其功能预测 57

2.8.1 piRNA的早期研究 57

2.8.2 转座子相关的piRNA 59

2.8.3 mRNA相关的piRNA 61

2.8.4 Piwi蛋白参与癌细胞的发生 62

2.8.5 癌症相关的piRNA 64

2.8.6 piRNA的研究方法 68

2.8.7 piRNA功能研究的现状与展望 70

2.9 lncRNA的功能及其鉴定 70

2.9.1 lncRNA的分子作用模式 71

2.9.2 lncRNA的功能机制 72

2.9.3 lncRNA与疾病发病的关系 73

2.9.4 lncRNA的生物信息学鉴定 74

2.10 3'poly（A）长度变化分析 75

参考文献 78

3 转录组学在出生缺陷疾病和生殖健康中的应用 83

3.1 出生缺陷相关疾病的转录组学研究进展 84

3.1.1 转录组学与生殖细胞及胚胎发育机制 84

3.1.2 侵入性出生缺陷相关疾病的转录组学研究进展 86

3.1.3 非侵入性出生缺陷相关疾病的转录组学研究进展 88

3.2 基于转录组学的出生缺陷出生后诊断 91

3.2.1 基于转录组学的出生缺陷出生后诊断的研究基础 91

3.2.2 基于转录组学的出生缺陷出生后诊断的应用前景 93

3.3 基于转录组学的出生缺陷产前诊断 93

3.3.1 母血中游离RNA的生物特性与检测 94

3.3.2 基于胎儿游离mRNA的产前出生缺陷诊断 96

3.3.3 基于胎儿游离miRNA的产前出生缺陷诊断 97

3.4 基于转录组学的出生缺陷胚胎植入前诊断 98

参考文献 100

4 转录组学在恶性肿瘤诊疗中的应用 104

4.1 基于转录组学的肿瘤分子标志物筛选和分子分型 104

4.1.1 肿瘤分子标志物的概念 104

4.1.2 单种肿瘤的分子标志物研究 106

4.1.3 多种肿瘤的泛标志物研究 108

4.1.4 肿瘤分子分型的提出 109

4.1.5 肿瘤分子分型的概念及其重要性 109

4.1.6 肿瘤分子分型的具体方法及应用 109

4.2 基于转录组学的肿瘤预后预测 111

4.2.1 肿瘤预后预测的原理和常用方法 111

4.2.2 影响肿瘤预后预测的因素 112

4.2.3 基于转录组学的肿瘤预后预测 113

4.2.4 肿瘤预后预测的前景 115

4.3 抗肿瘤药物疗效预测——转录组学、药物反应和临床数据的整合 116

4.3.1 抗肿瘤药物的常见不良反应 116

4.3.2 基于转录组学研究的抗肿瘤药物疗效预测 117

4.3.3 抗肿瘤药物疗效预测常见问题及前景 121

4.4 基因融合作为肿瘤治疗靶点 122

4.4.1 致病融合基因、肿瘤治疗靶点及融合基因检测方法 122

4.4.2 融合基因作为肿瘤治疗靶点在白血病中的应用 124

4.4.3 融合基因作为肿瘤治疗靶点的药物应用 125

4.5 RNA编辑在肿瘤治疗中的应用 126

4.5.1 概述 126

4.5.2 RNA编辑技术进展 127

4.5.3 RNA编辑在肿瘤治疗中的应用前景 128

4.6 转录组学指导抗肿瘤用药 130

4.6.1 抗肿瘤药物治疗现状及个体化治疗 130

4.6.2 转录组学技术在抗肿瘤用药指导中的作用 132

参考文献 134

5 基于转录组学的心血管疾病精准医学 138

5.1 基于转录组学的心血管疾病基因筛选 138

5.1.1 血管平滑肌生理与病理相关基因的筛选 139

5.1.2 血管内皮生理与病理相关基因的筛选 140

5.1.3 心肌生理与病理相关基因的筛选 143

5.1.4 其他组织生理与病理相关基因的筛选 146

5.2 基于转录组学的心血管疾病生物标志物筛选 146

5.2.1 基于全血RNA转录组学的心血管疾病生物标志物筛选 146

5.2.2 基于血浆RNA转录组学的心血管疾病生物标志物筛选 147

5.2.3 基于血清RNA转录组学的心血管疾病生物标志物筛选 149

5.2.4 基于外周血细胞RNA转录组学的心血管疾病生物标志物筛选 149

5.2.5 基于尿液RNA转录组学的心血管疾病生物标志物筛选 150

5.2.6 基于原代组织RNA转录组学的心血管疾病生物标志物筛选 151

参考文献 153

6 转录组学在血液疾病诊疗中的应用 157

6.1 转录组学分析融合基因在血液疾病诊疗中的应用 158

6.1.1 融合基因与血液疾病精准医疗 158

6.1.2 血液疾病诊疗中的融合基因指标及检测手段 162

6.1.3 利用转录组技术分析融合基因的优势及局限 168

6.2 转录组学分析基因表达异常在血液疾病诊疗中的应用 169

6.2.1 mRNA表达定量分析与血液疾病精准医疗 169

6.2.2 血液疾病诊疗中的单个基因表达变异指标 170

6.2.3 根据分子表型分类的血液肿瘤 174

6.2.4 基因表达变异检测的临床应用 176

6.3 转录组学分析基因剪接变异在血液肿瘤诊疗中的应用 177

6.3.1 转录组学分析发现血液肿瘤患者体内存在大量异常的可变剪接 178

6.3.2 血液肿瘤中常见的可变剪接 178

6.3.3 异常可变剪接与血液肿瘤的精准医疗 180

6.4 基于RNA-Seq的免疫组库分析 181

6.5 基于转录组技术的血液疾病非编码RNA研究与应用 182

6.5.1 miRNA在血液疾病发生及治疗中的作用 183

6.5.2 lncRNA在血液系统中的作用研究 184

6.5.3 其他非编码RNA在血液疾病中的研究 185

参考文献 185

7 转录组学在自身免疫病和代谢性疾病诊疗中的应用 190

7.1 转录组学在系统性红斑狼疮诊疗中的应用 191

7.1.1 系统性红斑狼疮概述 191

7.1.2 系统性红斑狼疮的病因学及发病机制 191

7.1.3 系统性红斑狼疮易感基因的研究 192

7.1.4 系统性红斑狼疮相关基因的转录组研究 195

7.1.5 系统性红斑狼疮相关基因的转录调控 200

7.1.6 系统性红斑狼疮转录组学研究在疾病诊断和分子分型中的应用 202

7.1.7 系统性红斑狼疮转录组学研究在疾病治疗中的应用 203

7.2 转录组学在类风湿关节炎诊疗中的应用 205

7.2.1 类风湿关节炎患者转录组的特征 206

7.2.2 转录组信息在类风湿关节炎诊疗中的应用 209

7.3 转录组学在硬皮病研究及诊疗中的应用 211

7.3.1 硬皮病概述 211

7.3.2 mRNA表达量及差异表达在硬皮病的相关研究及意义 212

7.3.3 mRNA可变剪接在硬皮病中的相关研究及意义 216

7.3.4 miRNA在硬皮病中的相关研究及其在精准医疗中的意义 217

7.4 转录组学在炎性肌病诊疗中的应用 219

7.4.1 炎性肌病概述 219

7.4.2 炎性肌病的发病机制 220

7.4.3 基于转录组学的炎性肌病靶向治疗 229

7.5 转录组学在干燥综合征诊疗中的应用 234

7.5.1 干燥综合征概述 234

7.5.2 转录组学生物标志物在干燥综合征诊断和治疗中的研究 235

7.5.3 干燥综合征转录组学相关信息查询和数据共享 240

7.5.4 单细胞转录组学在干燥综合征治疗中的应用前景 240

7.5.5 转录组学在干燥综合征诊疗中的应用展望 241

7.6 转录组学在强直性脊柱炎诊疗中的应用 241

7.6.1 mRNA差异表达与强直性脊柱炎生物标志物 242

7.6.2 mRNA差异表达与强直性脊柱炎的治疗 243

7.6.3 miRNA在强直性脊柱炎中的相关研究及其在精准医疗中的意义 244

7.7 转录组学在多发性硬化诊疗中的应用 245

7.7.1 多发性硬化的转录组学特征 245

7.7.2 多发性硬化的潜在药物靶点 246

7.7.3 多发性硬化的诊断和病情监控 246

7.7.4 多发性硬化药物治疗反应的预测与评价 247

7.8 转录组学在糖尿病诊疗中的应用 248

7.8.1 糖尿病概述 248

7.8.2 转录组学在糖尿病临床研究中的作用 249

7.8.3 转录组学在糖尿病诊疗中的应用 252

7.9 转录组学在其他自身免疫病诊疗中的应用 254

参考文献 256

8 转录组学在神经精神类疾病诊疗中的应用 265

8.1 神经精神类疾病的转录组学研究 265

8.2 脑部发育和衰老的转录组学研究 267

8.2.1 神经精神类疾病相关脑区 267

8.2.2 人脑基因表达的时空图谱 268

8.2.3 外周血的衰老研究 269

8.2.4 动物的衰老研究 271

8.3 阿尔茨海默病的人脑转录组研究 272

8.3.1 疾病进程研究 273

8.3.2 脑区、组织和细胞类型 275

8.3.3 测序研究和多组学整合研究 276

8.3.4 解析和调控等其他研究 277

8.4 阿尔茨海默病动物模型的脑转录组研究 278

8.4.1 阿尔茨海默病动物模型 278

8.4.2 脑转录组研究 279

8.4.3 疾病进程研究 280

8.4.4 关键基因研究 281

8.5 阿尔茨海默病的外周血转录组研究 283

8.5.1 血细胞的mRNA表达谱 283

8.5.2 外周血的miRNA标志物 284

8.5.3 血浆和血清的蛋白质及多肽 285

8.5.4 阿尔茨海默病干预手段的外周血研究 287

8.6 主要神经退行性疾病的转录组学研究 287

8.6.1 帕金森病 287

8.6.2 亨廷顿病 288

8.6.3 唐氏综合征 288

8.6.4 其他神经退行性疾病 289

8.7 主要精神类疾病的转录组学研究与诊疗应用 290

8.7.1 孤独症 290

8.7.2 精神分裂症 291

8.7.3 重性抑郁症 293

8.7.4 躁狂抑郁症和其他精神类疾病 294

8.8 干细胞技术在神经精神类疾病中的应用 295

参考文献 297

9 转录组学与药物研发和临床用药指导 300

9.1 转录组学与药物研发 300

9.1.1 转录组学与药物作用靶点筛选 301

9.1.2 转录组学与药物作用机制 302

9.1.3 miRNA转录组与抗药性 304

9.2 转录组学与临床用药指导 305

9.2.1 转录组学在精准用药中扮演重要角色 305

9.2.2 应用分子分型指导个体化用药 307

9.2.3 检测基因表达水平预测药物疗效 308

9.2.4 检测融合基因指导临床用药 311

9.2.5 检测miRNA指导临床用药 313

9.2.6 检测lncRNA表达指导临床用药 323

参考文献 327

10 重要模式动物的转录组学研究 331

10.1 小鼠转录组学研究在精准医学中的应用 331

10.1.1 小鼠作为模式生物的优势和意义 331

10.1.2 小鼠转录组在疾病研究中的应用 333

10.2 大鼠转录组学研究在精准医学中的应用 336

10.2.1 模式生物大鼠 336

10.2.2 大鼠转录组 336

10.2.3 大鼠转录组研究工具 338

10.2.4 大鼠组学数据资源 339

10.2.5 大鼠转录组在疾病研究中的应用 339

10.3 斑马鱼转录组学研究在精准医学中的应用 340

10.3.1 斑马鱼作为模式生物的优势和意义 340

10.3.2 斑马鱼疾病模型及其在药物筛选中的应用 341

10.3.3 斑马鱼疾病模型在发育和疾病分子机制研究中的应用 343

10.4 恒河猴转录组学研究在精准医学中的应用 345

10.4.1 运用转录组深度测序精确定义恒河猴基因结构 345

10.4.2 运用恒河猴组学分析探究人类特有性状的分子基础 346

10.4.3 运用恒河猴组学分析开展新型转录调控的功能研究 347

10.5 小型猪转录组学研究在精准医学中的应用 348

10.5.1 作为人类器官移植的供体 349

10.5.2 小型猪转录组在糖尿病和心血管疾病研究中的应用 350

10.5.3 小型猪转录组在生物医学和毒理学研究中的应用 351

10.5.4 小型猪转录组在免疫学相关研究中的应用 351

10.5.5 小型猪转录组在黑色素瘤相关研究中的应用 351

参考文献 352

附录 357

附录1 转录组相关数据资源库 357

附录2 转录组研究工具 363

附录3 转录组相关知识库 373

附录4 转录组和疾病整合数据库 378

参考文献 383

缩略语 391

索引 394