运用基于高通量测序和大数据挖掘的_省略_因组学方法分析中药制剂的物种成分_白虹
基于大数据的中药配方研究和优化
基于大数据的中药配方研究和优化中药是中华文化的瑰宝,在治疗各种疾病方面有着相当的优势。
然而,由于中药材的种类繁多,配方的复杂性和严格性,中药的研究和开发一直以来都是一个具有挑战性的领域。
近年来,随着大数据技术的广泛应用,中药领域也开始逐渐运用大数据技术进行研究和优化,以更有效地提高其疗效和应用价值。
一、大数据在中药领域的应用大数据技术可以收集、管理和分析庞大的中药数据,如中药药理、中药配方、中药成分等等。
通过对这些数据的收集和分析,可以找到许多中药之间的联系和模式,并优化中药配方的组合和应用,提高中药的疗效。
1.中药药理中药药理是中药研究的重要领域。
通过大数据技术,医学专家可以完整收集,整理、分析中药药理方面的信息,包括中药的生物活性,药效机制,药物相互作用等等。
在药理研究中,大数据技术可以挖掘出中药成分与人体因素的作用关系,找到中药治疗疾病的切入点,并实现个性化治疗。
2.中药配方中药配方研究是另一重要研究方向。
不同中药的配伍和用量都会影响疗效和安全性以及药物相互作用。
大数据技术能够较为准确地记录这些信息,并进行分类、整合和分析,帮助医学专家制定更合理的中药配方,提高治疗效果。
3.中药成分中药成分是中药疗效的基本组成部分。
通过大数据技术,中药成分的应用范围、药效和传统运用等等重要参数都可以进行更详尽的记录和整理。
这样,研究者能够更加全面地了解到中药成分所具有的潜在应用价值。
二、大数据在中药领域的意义大数据技术在中药领域的应用,可以使中药研究更深入、更广泛和更有针对性。
这将有助于提高中药的疗效和应用价值,促进中药的发展和应用。
1.优化中药配方中药配方是中药疗效的基本保证。
大数据技术可以收集和分析人体内生物学数据,包括基因、蛋白质组和代谢物等,结合中药成分和中药配方数据,进行深层次的药理分析,找出适合患者的中药配方。
2.开发新型中药通过大数据技术,可以分析出中药成分和配方间的关系,并发现中药的药效和药理机制,这为中药的开发提供了科学基础。
数据挖掘及其在中医药现代化研究中的应用
数据挖掘及其在中医药现代化研究中的应用一、本文概述随着信息技术的快速发展,数据挖掘作为一种高效的信息处理技术,已经在各个领域展现出其独特的优势。
在中医药现代化研究领域,数据挖掘技术的运用更是为传统中医药的现代化发展提供了新的视角和工具。
本文旨在探讨数据挖掘技术在中医药现代化研究中的应用,以期推动中医药领域的科技进步和创新发展。
本文将首先介绍数据挖掘技术的基本概念、原理和方法,然后重点分析数据挖掘技术在中医药现代化研究中的应用案例和效果。
我们将从中药材的种植、采摘、炮制、配伍、药效评价等多个环节入手,详细阐述数据挖掘技术在这些方面的具体应用,以及所带来的实际效果和潜在价值。
本文还将对数据挖掘技术在中医药现代化研究中面临的挑战和问题进行深入探讨,包括数据挖掘技术的局限性、中医药数据的复杂性、数据挖掘与中医药知识的融合等问题。
通过这些问题的分析,我们希望能够为数据挖掘技术在中医药现代化研究中的进一步应用提供有益的思考和建议。
本文旨在全面、系统地探讨数据挖掘技术在中医药现代化研究中的应用,以期为中医药领域的科技进步和创新发展贡献一份力量。
二、数据挖掘技术概述数据挖掘(Data Mining)是一门新兴的交叉学科,它融合了数据库技术、机器学习、统计学等多个学科的理论和方法。
数据挖掘的主要目的是从大量的、不完全的、有噪声的、模糊的、随机的实际应用数据中,提取隐含在其中的、人们事先不知道的、但又是潜在有用的信息和知识。
这些信息和知识可以表示为概念、规则、规律、模式等形式,它们可以用于决策支持、过程控制、信息查询、科学研究等多个领域。
数据挖掘的过程通常包括数据预处理、数据挖掘、结果解释和评估等步骤。
数据预处理是对原始数据进行清洗、转换和整合的过程,以消除噪声、处理缺失值、标准化数据等,使得数据更适合于挖掘。
数据挖掘阶段则利用各种算法和工具,如聚类分析、决策树、神经网络、关联规则挖掘等,来发现数据中的模式和关联。
基于大数据和人工智能的中药新药研发策略研究
基于大数据和人工智能的中药新药研发策略研究研究方案:基于大数据和的中药新药研发策略研究一、研究背景和目的中药作为中国传统医学的重要组成部分,具有丰富的资源和潜在的疗效,对人类疾病治疗具有重要的意义。
然而,中药的研发过程繁杂、周期长,并且缺乏系统的研发策略。
本研究旨在以大数据和技术为支撑,探索基于中药特征的新药研发策略,促进中药研发的效率和质量提升。
二、研究方法与步骤1. 文献综述:对已有的中药新药研发理论和方法进行综述,总结其优缺点。
2. 数据采集:通过多渠道获取中药的相关数据,包括化学成分、药材特性、临床实践和药效评价等。
3. 数据预处理:对采集到的中药数据进行清洗和标准化处理,确保数据的准确性和一致性。
4. 特征提取与选择:结合大数据分析和机器学习算法,提取中药特征并进行特征选择,寻找与药效相关的关键因素。
5. 研发策略建立:基于特征提取的结果,制定中药新药研发的策略和流程,包括有效成分的优化、药效评估和临床实验设计等。
6. 实验设计与实施:按照研发策略,设计并实施中药新药的实验研究,包括药物合成、药效验证和临床试验等。
7. 数据分析与结论:对实验数据进行统计分析和建模,提取有关中药新药研发的关键规律和结论。
三、方案实施情况本研究已完成研究背景和目的的设定,对中药新药研发的现状和问题进行了深入的文献综述。
已建立了中药数据采集平台,并完成了相关数据的采集与预处理工作。
基于机器学习算法,我们正在进行特征提取和选择的研究。
下一步将按照研发策略,设计并实施中药新药的实验研究,以验证研究结果的可行性和有效性。
四、数据采集与分析1. 数据采集:通过中药相关的数据库、文献和试验数据,获取大量关于中药化学成分、药材特性、临床实践和药效评价等方面的数据。
2. 数据清洗与标准化:对采集到的数据进行清洗,去除异常值和重复数据,并进行标准化处理,确保数据的可靠性和一致性。
3. 特征提取与选择:采用机器学习算法和特征工程方法,从海量中药数据中提取特征,并通过特征选择算法选取与药效相关的关键因素。
转录组测序在中药作用机制研究中的意义
转录组测序在中药作用机制研究中的意义全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:随着生物学和医学领域的不断发展,转录组测序技术已被广泛应用于疾病诊断、药物研发、生物学研究等领域。
在中药作用机制研究中,转录组测序技术也发挥着重要作用,为深入理解中药对机体的作用机制提供了重要参考。
本文将重点探讨转录组测序在中药作用机制研究中的意义。
中药作为中国传统医学的重要组成部分,具有悠久的历史和丰富的经验。
许多中药在临床应用中表现出显著的疗效,但其作用机制却常常不为人所明了。
传统的中药研究方法主要依赖于现象学和经验总结,缺乏深入的分子机制研究。
而转录组测序技术的出现为中药作用机制研究提供了全新的解决方案和思路。
通过转录组测序技术,我们可以全面了解中药对基因表达的影响。
在进行中药作用机制研究时,研究人员可以通过转录组测序技术对受试者在中药干预前后的基因表达谱进行比较,发现中药对哪些基因产生了明显影响,从而找到可能的作用靶点和途径。
这为进一步研究中药的作用机制提供了重要的线索。
转录组测序技术还可以帮助我们发现新的生物标志物。
在中药作用机制研究中,通过对受试者的基因表达谱进行测序分析,可以发现与中药疗效相关的特定基因或基因组特征,这些基因或特征可能成为中药疗效的生物标志物,有助于评估中药治疗效果和个体差异。
转录组测序技术还可以帮助我们理解中药的多靶点作用机制。
传统上,人们认为中药治疗疾病的作用机制是由单一组分实现的,但随着研究的深入发现,许多中药实际上是通过调控多个靶点和途径来发挥作用的。
转录组测序技术可以同时检测和分析中药对数千个基因的调控情况,为揭示中药的多靶点作用机制提供了有力的工具。
转录组测序技术在中药作用机制研究中的意义主要体现在以下几个方面:一是为深入理解中药对基因表达的影响提供了有力工具;二是为发现新的生物标志物和揭示中药的多靶点作用机制提供了新思路;三是为评估中药疗效和个体差异提供了重要参考。
随着转录组测序技术的不断发展和完善,相信其在中药作用机制研究中的应用前景将更加广阔,为中药研究和临床应用带来更多的启示和突破。
生物大数据_福建农林大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
生物大数据_福建农林大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.Bioinformatics的含义是()答案:生物信息学2.利用PubMed文献数据查找论文“Transgenic plants of Petunia hybridaharboring the CYP2E1 gene efficiently remove benzene and toluenepollutants and improve resistance to formaldehyde”的第一作者是答案:Zhang D3.被誉为“生物信息学之父”的科学家是()答案:林华安4.Proteomics的含义是()答案:蛋白质组学5.生物信息学主要是利用哪种工具实现对生命科学研究中生物信息的存储、检索和分析的?()答案:计算机6.HGP是()答案:人类基因组计划7.下列哪些方法不能用于遗传育种()答案:自然选择8.Genbank数据库中,mRNA的获取号可以以()字母开头答案:NM_9.下列那个数据库不属于NCBI()答案:ArrayExpress10.大数据处理遇到的瓶颈不包括()答案:数据量11.可以用来做数据库搜索的比对算法是()答案:BLAST12.下列哪个方法最可能在基因组组装过程中留下空缺()答案:鸟枪法建库13.“一旦空位,永远空位”描述的是()答案:渐进比对算法14.下列不属于分子生物学数据库的特点的是()答案:版本不更新15.GenBank中具有唯一性的字段是()答案:Accession16.哪个基因组序列还完全未被破解()答案:恐龙17.下面哪个工具可以用来检验原始读段的质量?()答案:Fastqc18.基于边合成边测序的测序方法是()答案:Illumina/Solexa19.比较成熟的三代测序技术是()答案:PacBio20.不采用荧光标记核苷酸的测序技术是()答案:NanoPore21.靶向测序使用的测序文库是()答案:Amplicon22.RNA-seq从头组装的常用工具是()答案:Trinity23.RNA-Seq技术用途不包括()答案:基因组测序24.重测序数据分析的最后一步是()答案:功能注释25.影响基因组组装效果的因素不包括()答案:测序时间26.组装基因组时,由重复序列导致的错误类型不包括()答案:基因融合27.重复序列是在基因组中出现次数大于1的DNA片段,不包括()答案:调控序列28.研究蛋白质与DNA相互作用的是()答案:ChIP-seq29.在线的染色体可视化工具是()答案:Genome browser30.下列属于最不易突变的氨基酸()答案:半胱氨酸31.常用的2个全基因组测序策略是答案:鸟枪法逐步克隆法32.二代测序数据分析中经常使用的2种比对工具是答案:BowtieBWA33.20世纪70年代,出现的2种DNA测序方法是答案:链终止测序法化学降解测序法34.关于C值悖论的描述正确的有哪些答案:亲缘关系相近的物种间C值差异很大C值远远超过了遗传信息量的需要进化程度低的生物C值反而更高35.基因组重测序技术可被用于哪些检测领域答案:皮草的真伪检测中草药的产区检测食品掺假检测宠物疾病检测36.fastaq文件中,Q值越小,测序质量越高()答案:错误37.基因组从头组装的本质是寻找重叠区域()答案:正确38.读段长于重复序列的长度才可能填补空缺()答案:正确39.Contig越长基因组拼接效果越好()答案:正确40.N50可以作为评估基因组组装效果的一个指标()答案:正确41.RNA-seq基因对应的读段数量和基因长度及测序深度有关()答案:正确42.进行有参考基因组的二代测序数据比对时,只需要基因组序列文件即可()答案:错误43.FPKM是单端RNA-seq基因表达量的表示方法()答案:错误44.对于复杂基因组,一般一种测序文库就足够了()答案:错误45.测序文库构建很大程度决定了测序数据的好坏()答案:正确46.二代测序的核心技术是循环芯片测序法()答案:正确47.测序深度越高,从头组装的质量一定越好()答案:错误48.测序深度越高,测序数据量越大()答案:正确49.二代测序数据文件的后缀是.fa或.fastq()答案:正确50.基于焦磷酸合成测序的方法是SOLiD/ABI()答案:错误51.Sanger测序发现时间早于K.Mullis的PCR()答案:正确52.DNA测序和蛋白质测序相关技术都获得过诺贝尔奖()答案:正确53.大规模基因组测序主要有逐步克隆和鸟枪法2种策略()答案:正确54.多数遗传性状是由单个基因决定的()答案:错误55.人类基因组计划是中国人主持的第一个国际项目()答案:错误56.相同长度序列,蛋白质组的复杂度低于基因的复杂度()答案:错误57.一个氨基酸的性质主要由它的侧链决定()答案:正确58.大数据必然会造福人类答案:错误59.大数据已经成为我国国家战略答案:正确60.双端测序与单端测序的区别在于,前者需要在DNA片段的两端分别加上引物和连接子答案:正确61.配对测序方式可以用来解决重复序列长度超过read长度,无法拼接易形成断点的问题答案:正确62.配对测序是一种特殊的双端测序方式答案:正确63.读段文件除了文本格式之外,还可以用图象表示答案:错误64.测序深度即测序得到的碱基总量(bp)与基因组大小(Genome)的比值,它是评价测序量的指标之一答案:正确65.二代测序数据文件的后缀是.fa或.fastq答案:正确66.常见的三大核酸数据库中,位于欧洲的是答案:EMBL##%_YZPRLFH_%##embl##%_YZPRLFH_%##Embl67.列举二代测序数据分析中经常使用的1种短序列比对工具。
生物化学分析技术在生物医学中的应用
生物化学分析技术在生物医学中的应用生物化学分析技术作为一种现代分析技术,近年来在生物医学领域得到了广泛应用。
生物医学领域的发展离不开这种技术的支持,它可以帮助人们更快、更准、更全面地了解生物体内的化学反应过程、生理生化代谢,为各类疾病的诊治提供了更加科学、有效的方法。
一、蛋白质组学蛋白质组学是研究细胞、组织和生物体中所有蛋白质的总量、组成、结构、功能及相互作用的学科。
生物化学分析技术可以快速分离、鉴定蛋白质,并对其性质和功能进行分析。
如今,在药物研发领域,蛋白质组学技术已成为一种非常有前景的筛选药物靶点的手段。
二、代谢组学代谢组学是一种从整体代谢水平研究生物组织或细胞状态的学科。
它能够通过涉足生物大数据挖掘,从血浆、组织或尿液等生物样本中全面、迅速地分析代谢产物,了解代谢途径的变化、寻找生物标志物或者进行疾病监测。
生物化学分析技术在代谢组学中的应用是基于其对代谢物质的测定和化学鉴定能力。
例如,对于一些不同类型的疾病,在血液中含有不同代谢物质成分,通过代谢组学可以快速、有效地鉴定寻找这些特殊成份,为疾病诊断和治疗提供依据和方向。
三、基因组学基因组学是一个研究基因组结构与功能的学科。
在工作原理上,它依赖于分离制备基因,并通过PCR、探针杂交等技术对其进行测序、比对和分析,以了解基因对染色体、遗传信息、生化反应等方面的影响。
同时,生物化学分析技术还可以用于控制基因表达、研究基因调控和功能以及基因转录过程,当然这也对进一步发展分子生物学、生物医学和生态学等领域都有重要推动作用。
四、免疫组学免疫组学是一类按照某一组特异性免疫分子的稳定性和组织学分布情况进行分类研究的学科。
免疫组学需要高敏度、高特异性的肽段检测技术,以快速鉴定特异标志物的含量、来源以及作用机理等信息。
在传统的生物医学研究中,生物化学分析技术被用于肿瘤、免疫疾病的标志物检测、细胞信号通路的调控研究、药效评估等领域。
综上,生物化学分析技术对生物医学的贡献不可忽略。
中医药数据挖掘技术及其应用研究
中医药数据挖掘技术及其应用研究随着信息化时代的到来,中医药行业也逐渐迎来了数字化时代。
如今,中医药数据大量产生与积累,数据资源的获取和整合成为了需求和发展的重要因素。
而中医药数据挖掘技术应运而生,成为整合和挖掘数据的重要手段。
本文将介绍中医药数据挖掘技术及其应用研究。
一、中医药数据挖掘技术基础中医药数据挖掘技术是数据挖掘技术在中医药领域中的应用,主要包括数据预处理、关联规则挖掘、分类、聚类、回归、异常检测等技术手段。
数据预处理主要是对数据进行清理、整合、选择和转换,以便后续的挖掘操作。
关联规则挖掘则主要是发现数据集中项与项之间的关联关系,例如,在多家中医药机构的病历数据中做关联规则挖掘,可以发现某种病的诊断方式,与该病的治疗方式的长短之间的关联关系。
分类、聚类、回归等技术手段则常常用于对数据进行分析和预测,以期发掘出中医药中的潜在规律和规律的应用。
二、中医药数据挖掘技术的应用中药材品质研究中药材品质研究是中医药数据挖掘技术的一个重要应用领域。
中药材品质的研究一直是中医药行业面临的重要问题之一。
传统的中药材品质研究常常需要依靠药材质量地方标准进行,由于药材的品质在物理、化学和生物特性等方面的不稳定性,可能会带来一定的争议和误解。
中药材品质研究的一个重要任务是寻找代表药材品质的特征变量,并对这些特征变量进行定量描述和分类。
中医药数据挖掘技术为这些操作提供了一种较好的手段。
将数据挖掘技术应用于中药材品质研究,能够从大量的中医药书籍、中药材标本、中医药诊断和治疗记录中挖掘出与药材品质相关的有效变量和数字特征。
中医证候分类中医证候分类是中医药学的重要分支之一,其分类依据是由与中医医学相关的诊断和治疗数据所提供的证候信息。
在传统中医诊疗实践中,中医证候往往是通过临床医师的经验和知识判断的。
而这种主观判断往往存在一定的偏差和局限性。
中医药数据挖掘技术能够利用大量的中医药证候信息,基于数据挖掘的方法,制定精确的证候分类标准。
利用人工智能技术进行中药材的鉴定与标准化
利用人工智能技术进行中药材的鉴定与标准化一、引言中药材是中药的重要组成部分,而中药又是我国独特的传统药物,拥有历史悠久、疗效显著的特点。
但是,中药材由于其生长环境的不同,造成品质、药效和味道进行差异,导致中药的标准化和质量控制存在诸多问题。
近年来,人工智能技术的发展为中药材的鉴定和标准化提供了新的思路和方法。
二、中药材的鉴定与标准化现状中药材的品质是保证中药疗效的重要保障。
在传统的鉴定方法中,通常采用人工观察、手工分析等方式。
但这种方法因为依赖人的感官,受到人为主观因素的干扰,导致鉴定结果不够准确。
同时,由于中药材生长环境和生理发育等原因,各种中药材之间难以进行比较,规范化的标准难以制定,使得中药材的质量难以得到保证。
三、人工智能技术在中药材鉴定与标准化中的应用1. 人工智能在中药材图像鉴定中的应用随着人工智能技术的发展,基于图像识别的中药材鉴定技术也不断地提升。
图像识别技术基于神经网络算法,使用大量的样本数据进行模型训练,具有高精度和高效率的优点。
通过对中药材的外观进行图像拍摄和处理,可以实现中药材的快速鉴定。
同时,中药材的数字图像库也为中药材质量的评估建立了坚实的基础。
2. 人工智能在中药材成分鉴定中的应用中药材中的主要成分通过色谱等化学分析技术进行分离和鉴定。
但是,由于中药材中成分种类众多,色谱数据质量的影响因素也很多,使得自动化控制技术的应用受到限制。
基于人工智能的谱图分析技术可以减少人力介入的干扰,快速和准确地实现中药材成分的鉴定和比较,提高中药材质量的稳定性和可靠性。
3. 人工智能在中药材药效评估中的应用中药材的药效对中药的临床应用有着重要的影响,但是中药材的药效评估往往受制于生理实验和鉴定方法等多种因素。
基于人工智能的技术可以通过大数据分析和建模,快速得出中药材药效以及与药性相关的生理指标,为中药材药效评估提供便利。
四、未来展望人工智能技术在中药材鉴定与标准化领域的应用正日益蓬勃。
利用个体化医学技术的精准治疗案例分析
患者被诊断为患有ER/PR阳性、HER2阴性的乳腺癌 ,并已接受手术治疗。
家族遗传史
患者家族中有乳腺癌病史。
激素水平检测结果解读
雌激素与孕激素受体状态
患者的肿瘤组织检测结果显示雌激素受体(ER)和孕激素受体(PR)均为阳性,这表 明患者的乳腺癌生长受激素影响。
HER2状态
患者的HER2检测结果为阴性,这意味着患者的乳腺癌不具有HER2蛋白过表达的特征 ,因此不适合使用针对HER2的靶向治疗药物。
通过对患者基因型的检测和分析,为 患者提供个性化的用药建议,避免药 物不良反应的发生,提高药物治疗效 果。
罕见病精准治疗
针对罕见病患者,利用个体化医学技 术对患者基因进行深入分析,揭示疾 病发生的分子机制,为患者提供有效 的治疗方案。
02
精准治疗策略与方法探讨
基因突变检测与靶向药物选择
基因突变检测
通过高通量测序技术,对肿瘤患 者的基因进行全面检测,识别出 与肿瘤发生、发展相关的基因突
变。
靶向药物选择
针对检测出的特定基因突变,选择 能够特异性抑制这些突变基因的靶 向药物,实现对肿瘤的精准打击。
疗效评估与调整
在治疗过程中,通过对患者基因突 变情况的动态监测,评估治疗效果 ,并根据需要调整治疗方案。
03
典型案例分析:肺癌患者个体化 治疗方案制定
患者背景信息介绍
患者基本信息
一名65岁男性,有长期吸烟史,被诊断为晚期非小细胞肺癌。
临床表现
持续咳嗽、胸痛、呼吸困难,伴有体重下降和食欲减退。
影像学和病理学检查
CT扫描显示肺部肿块,PET-CT显示高代谢病灶,病理活检确诊 为腺癌。
基因突变检测结果解读
治疗效果评估
HPLC指纹图谱在中药制剂质量研究中的应用
HPLC指纹图谱在中药制剂质量研究中的应用叶婷;粱文仪;梁林金;李师;吴玲芳;亓旗;崔雅萍;陈文静;张兰珍【摘要】High performance liquid chromatography (HPLC) fingerprint technology is an important means of quality control of traditional Chinese medicine (TCM) preparations,which can reflect the whole process of raw materials as well as the whole process and quality of finished products.It has become the primary quality control method of modern TCM preparations.In this paper,recent advances in HPLC fingerprints and their combination techniques in the quality control of TCM preparations were reviewed,which provided the basis for quality control of TCM preparations.%高效液相色谱指纹图谱技术是中药制剂质量控制的重要手段,可较全面地反映原料药材、制剂工艺全过程及成品的质量,已成为现代中药制剂质控的重要方法.本文主要对近几年HPLC指纹图谱及其联用技术在中药制剂质量控制过程中的研究进展进行综述,为中药制剂后期质量控制研究提供依据.【期刊名称】《世界科学技术-中医药现代化》【年(卷),期】2017(019)011【总页数】7页(P1794-1800)【关键词】高效液相色谱;指纹图谱;中药制剂;质量控制【作者】叶婷;粱文仪;梁林金;李师;吴玲芳;亓旗;崔雅萍;陈文静;张兰珍【作者单位】北京中医药大学中药学院北京 100102;北京中医药大学中药学院北京 100102;北京中医药大学中药学院北京 100102;北京中医药大学中药学院北京100102;北京中医药大学中药学院北京 100102;北京中医药大学中药学院北京100102;北京中医药大学中药学院北京 100102;北京中医药大学中药学院北京100102;北京中医药大学中药学院北京 100102【正文语种】中文【中图分类】R284中药制剂是以中药材为原料制成的适用于应用的剂型,因中药药性温和、毒副作用小、不良反应轻,逐渐被视为较安全的预防和治疗疾病的药物。
组学技术在中医药临床研究中的应用
组学技术在中医药临床研究中的应用随着时代的进步和科技的发展,组学技术在中医药临床研究中的应用越来越广泛。
组学技术包括基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学和表观遗传学等,在中医药领域中,主要应用在疾病的预防、诊断和治疗方面,可以帮助中医药研究更深入地理解疾病的发生、发展和治疗,从而探寻中医药治疗模式的科学性。
一、基因组学在中医药临床研究中的应用基因组学是研究基因组的结构、功能、演化和表达的学科。
在中医药临床研究中,基因组学可以通过对人群中有明显差异的基因进行关联分析,挖掘疾病的致病基因,从而对疾病的诊断和治疗提供重要的参考。
例如,针对中药治疗湿疹的临床研究,可以通过基因组学技术,研究涉及免疫调节机制的基因SNP(单核苷酸多态性),从而筛选出可能存在的致病基因,进一步探究中药治疗湿疹的分子机制。
二、转录组学在中医药临床研究中的应用转录组学是研究转录过程中各种RNA的结构和功能的学科。
在中医药临床研究中,转录组学可以通过对转录组图谱的绘制和比较,研究基因的表达水平和调控机制,从而探讨中药治疗的分子机制。
例如,在中医药治疗癌症方面,转录组学可以通过对中药治疗癌症前后肿瘤组织的转录组进行比较,研究癌细胞的转录程序和信号通路,从而找到对癌症治疗具有潜在作用的基因或分子靶点,并提出中药治疗癌症的新方案。
三、蛋白质组学在中医药临床研究中的应用蛋白质组学是研究蛋白质组的结构、功能和相互作用的学科。
在中医药临床研究中,蛋白质组学可以通过分析生物体内含量、结构和相互作用的蛋白质,研究疾病的发生发展和治疗。
例如,在中医药治疗心血管病方面,蛋白质组学技术可以通过血液蛋白质编码的基因,筛选出对心肌损伤有特殊重要性的血液蛋白,分析其结构和相互作用,进一步研究中药对心血管疾病的治疗作用。
四、代谢组学在中医药临床研究中的应用代谢组学是研究代谢物在生物体内的分布、转化和增减等过程的学科。
在中医药临床研究中,代谢组学可以通过分析生物体内代谢产物的变化,提供中药治疗的分子机制。
基因组学技术在中药研究开发中的应用
基因组学技术在中药研究开发中的应用随着现代生物技术的发展,基因组学技术已经被广泛应用于中药研究开发之中。
中药是中国传统医学的重要组成部分,它们的治疗效果已经得到了广泛认可。
然而,中药的复杂性和多样性也为中药研究带来了挑战。
基因组学技术的应用,可以为中药研究开发提供全新的研究思路和技术支持,有助于进一步深入探究中药的药理和药效。
一、基因组学技术简介基因组学技术是指利用DNA序列信息进行研究的技术,其中最常用的方法是基因测序。
基因测序是指将DNA序列确定下来,以便更全面地研究某种生物。
目前,基因测序的技术已经非常成熟,可以应用于各种生物体的基因组学研究。
二、基因组学技术在中药研究开发中的应用1.药物的发现通过基因组学技术,可以对中药的成分进行分析,从中挖掘出对特定病症有治疗效果的化合物。
基因组学技术和传统药用植物研究相结合,可以大大缩短新药开发的时间,并提高发现新药的成功率。
比如,中药黄芪可以进行基因测序,分析出其中的有效成分,并进行深入研究,从而进一步发掘其药理作用。
2.生物合成途径的发现与研究中药的复杂性和多样性,是传统医学的一大特点。
但这也给药物的研究和开发带来了巨大的挑战。
通过基因组学技术的应用,可以研究中药中的生物合成途径,并对途径中的基因和蛋白质进行分析和注释,进而深入了解中药的药理作用和药效。
3.药物代谢途径的研究基因组学技术可以进一步研究中药的药物代谢途径。
药物代谢途径的研究可以帮助科学家了解体内药物的代谢方式,并探索药物的药效和副作用之间的关系。
这在新药的研发和临床前开发阶段中尤为重要。
4.药效成分之间相互作用的研究中药中的药效成分之间存在复杂的相互作用关系,这也是中药研究中的一大难点。
通过基因组学技术的应用,可以对中药中的化合物进行分析,寻找不同化合物之间的相互作用关系,并进一步研究其具体的药理作用。
三、基因组学技术在中药研究开发中的应用局限性基因组学技术虽然在中药研究中具有广阔的应用前景,但是它面临着一些技术上的局限性。
大数据的应用之中医药数据中心子项目
中药材市场存在品种繁多、质量参差 不齐、流通环节复杂等问题,缺乏有 效的质量监管手段。
质量追溯平台的意义
通过建立中药材质量追溯平台,可实 现中药材生产、流通、消费等全链条 的质量监管和追溯,保障中药材质量 和用药安全。
平台架构设计和关键技术选型
要点一
平台架构设计
要点二
关键技术选型
采用分布式、微服务架构,实现高可用、高扩展性;包括 数据采集、存储、处理、分析等模块。
将中医药领域的海量、多源、异构的数据整合在一起,构建成中医药知识图谱,可以实现对中医药知 识的系统化、结构化表示,有助于推动中医药的现代化和国际化发展。
构建过程和方法论述
数据预处理
对数据进行清洗、去重、标准 化等处理,以保证数据的质量 和一致性。
知识融合
将不同来源的三元组信息进行 融合,消除歧义和矛盾,形成 统一的知识库。
为评估精准诊疗辅助系统的效果,可以采用 以下指标进行评估:准确率、召回率、F1值 等分类指标评估模型的分类性能;均方误差、 均方根误差等回归指标评估模型的预测性能; 同时,还可以邀请医学专家对系统的诊疗辅 助结果进行盲评,以验证系统的实用性和可 靠性。
06
子项目:中药材质量追溯 平台搭建
质量追溯平台背景和意义阐述
交互式可视化
提供交互式操作和数据探索功能,使研究者能够灵活地对数据进行 多维度、多视角的分析和挖掘。
04
子项目:构建中医药知识 图谱
知识图谱概念及其在中医药领域意义
知识图谱概念
知识图谱是一种基于图的数据结构,由节点和边组成,用于表示和描述现实世界中的各种概念、实体 以及它们之间的关系。
在中医药领域意义
02
数据收集与预处理
中医表型组学的概念与相关研究体系的构建
中医表型组学的概念与相关研究体系的构建中医表型组学的概念与相关研究体系的构建引言中医药作为中国传统医学的重要组成部分,有着数千年的历史。
中医药的独特理论体系和疾病诊疗模式在世界范围内广受关注。
然而,由于中医药的复杂性和综合性,要想深入理解其作用机制和疾病分型仍然面临挑战。
近年来,中医表型组学的概念被引入,旨在通过研究多个层面的信息,从而揭示中医药的内在规律。
本文将从概念的阐述、研究体系的构建以及个人观点与理解等方面,全面评估中医表型组学的发展现状。
一、概念的阐述1. 中医表型中医表型是指基于中医药理论体系,用于描述患者病情特征及疾病表现的总体特征。
中医药理论认为疾病是由多个因素综合作用导致的,中医医生通常通过细致的望、闻、问、切等方法,全面观察患者的身体反应、病情表现和舌脉特征,进而形成中医表型。
中医表型包括疾病的类型、病程、病因及病理状态等信息。
2. 组学组学是指对特定组织、细胞或个体的全基因组、转录组、蛋白质组、代谢组等进行高通量数据测量和综合分析的科学研究领域。
组学研究可以提供大量的生物学信息,并通过利用统计学、数学建模等方法,揭示生物体的机能特点和相互关系。
3. 中医表型组学中医表型组学是将中医表型与组学方法相结合的研究领域。
通过对患者的临床表型特征和生物样本数据(如基因、蛋白质、代谢物等)的综合分析,旨在揭示中医表型与疾病发展的内在机制。
中医表型组学将传统医学的临床表达与现代科学的高通量数据分析相结合,为中医药的诊断、治疗和评估提供了一种新的研究思路。
二、研究体系的构建1. 数据获取与处理中医表型组学的研究首先需要获取患者的详细临床表型特征,包括患者的病史、主诉、症状、体征等信息。
还需要采集患者的生物样本,如血液、尿液、唾液等,以获取相关的基因、蛋白质和代谢物等信息。
2. 数据分析与整合在中医表型组学研究中,需要进行大规模的数据处理和分析。
这涉及到生物信息学、统计学等多个学科领域的知识和技术。
基于人工智能技术的中药配方研究及其应用
基于人工智能技术的中药配方研究及其应用随着科技的不断进步,人工智能技术的应用也越来越广泛。
在医药领域,人工智能技术已经开始发挥重要作用,尤其是在中药配方研究方面。
本文将探讨基于人工智能技术的中药配方研究及其应用。
一、中药配方的复杂性中药配方是中医药的核心,其复杂性是中医药领域的一个难点。
中药配方不仅由多种中药组成,而且每种中药有多种功效。
同时,中药还有许多副作用和相互作用,需要进行严格的科学研究和评估。
二、中药配方研究的传统方法传统的中药配方研究方法通常是基于经验和试错。
这种方法虽然有一定的实践意义,但是其过程是复杂的、缺乏系统性的,容易出现误差。
同时,由于中药配方的复杂性,试错方法需要大量的经验和时间,是一种费力的工作。
三、基于人工智能技术的中药配方研究基于人工智能技术的中药配方研究可以解决传统方法的缺点。
人工智能技术的算法可以处理大量的数据,挖掘其中的规律,从而提高研究的准确性和效率。
例如,人工智能技术可以将中药的药效、药理、耐受性等信息进行分类分析,并结合患者的个体化信息,形成科学的中药配方。
四、人工智能技术在中药配方研究中的应用1.配方优化人工智能技术可以根据大量的现有数据和患者的病情信息,通过大数据分析和机器学习算法,最终得出最优的中药配方。
这种方法不仅大大缩短了研究时间,而且可以根据患者的病情特点和身体状况,提供最适合的个性化配方。
2.药物研究人工智能技术可以将药物化学物质的结构信息、组分分析和分子特性等数据进行整合和分析,为药物研究提供详细的数据。
这种方法可以减轻药物研究需要的时间和资源,而且可以大大提高研究的深度和广度。
3.临床研究人工智能技术可以将临床试验数据与病人的个体化信息进行结合,为医生和研究人员提供更全面、更准确的临床研究数据。
这样可以帮助医生更好地理解病人的病情,为治疗提供更为精准的方案。
五、基于人工智能技术的中药配方研究的前景基于人工智能技术的中药配方研究有着广阔的应用前景。
人工智能在中药材及饮片鉴别领域的应用
人工智能在中药材及饮片鉴别领域的应用人工智能在中药材及饮片鉴别领域的应用1. 引言人工智能(Artificial Intelligence,简称AI)作为当今科技领域最为热门的话题之一,已经在诸多领域展现出了强大的潜力。
在中药材及饮片鉴别领域,人工智能的应用为药材的鉴定、质量控制和生产流程提供了新的机遇。
本文将探讨人工智能在中药材及饮片鉴别领域的具体应用,并对其发展前景进行分析与展望。
2. 人工智能在中药材鉴别中的应用2.1 图像识别人工智能技术中的图像识别算法,能够通过对数字图像进行分析和处理,实现对中药材的鉴别和分类。
在中药材鉴别方面,人工智能技术可以通过对药材的外观、形态、纹理等特征进行分析,辅助中药材的鉴别和品质判断。
该技术相对于传统的人工鉴别方法,准确性更高、速度更快,并且不受主观因素的影响。
2.2 数据挖掘与分析通过对大量中药材及饮片的数据库进行挖掘与分析,人工智能技术可以帮助发现药材之间的关联性和相似性。
通过分析药材的药用功效、化学成分等信息,可以辅助中药材的鉴别和质量评估,提高中药研究的效率和准确性。
2.3 专家系统借助于人工智能技术中的专家系统,可以构建一个能够模拟中医药专家知识和经验的系统。
这样的系统可以帮助中药材鉴别专家实现知识的分享和传承,提高鉴别结果的准确性和一致性。
该系统也可以为中药材的初学者提供指导和辅助,促进中药知识的普及。
3. 人工智能在饮片鉴别中的应用3.1 成分分析饮片是中药材的加工品,经过研磨、粉碎、复合等工艺制成。
人工智能技术可以借助于化学分析等方法,对饮片中的主要成分进行定量分析和监测。
通过该技术,可以实现对饮片质量的快速评估和溯源。
3.2 饮片生产流程优化利用人工智能技术,可以对饮片生产中的生产工艺和流程进行模拟和优化。
通过数据挖掘和分析,确定饮片加工最佳参数,提高饮片的质量和生产效率。
这对于饮片生产企业来说,具有显著的经济和环保效益。
3.3 智能包装与溯源人工智能技术在饮片包装和溯源中的应用,可以提供产品的安全可靠性。
功能注释和功能富集的关系_解释说明以及概述
功能注释和功能富集的关系解释说明以及概述1. 引言1.1 概述功能注释和功能富集是生物信息学领域中非常重要的研究方向,它们都与基因或蛋白质的功能及其在生物过程中的作用相关。
功能注释指对基因或蛋白质进行功能预测和描述的过程,通过分析它们的序列特征、结构特征以及进化关系等信息来推断出可能的功能。
而功能富集则是对一组基因或蛋白质在某个生物学过程或细胞组分中显著富集的特定功能进行统计学分析,以揭示这一组分子在该过程中可能扮演的重要角色。
1.2 文章结构本文主要围绕着功能注释与功能富集之间的关系展开讨论。
首先,我们会详细介绍功能注释及其作用,并解释为什么需要进行功能注释。
接着,我们会阐述功能富集的概念和意义,包括寻找与特定生物过程相关联的重要基因或蛋白质。
然后,我们将探讨功能注释和功能富集之间的关系并解释它们相互之间可能存在的影响。
此外,我们还会介绍几种常见的功能注释和功能富集分析方法与工具,包括基于序列相似性、结构特征、基因组学和系统生物学的方法。
最后,我们将总结功能注释与功能富集之间的密切关系,并对未来研究方向和发展趋势进行展望。
1.3 目的本文旨在帮助读者全面了解功能注释和功能富集之间的关系以及它们在生物信息学领域中的重要性。
通过介绍不同方法和工具的原理,读者可以更好地理解如何进行功能注释和功能富集分析。
同时,我们也希望为未来相关研究提供启示,并促进更多关于功能注释及其与功能富集之间关系的深入探讨。
2. 功能注释和功能富集的关系:2.1 功能注释的定义和作用:功能注释是指对生物学实体(如基因、蛋白质等)的功能进行描述和预测的过程。
它通过分析实体的结构、序列、同源性以及相关生物学信息,为其赋予功能标签或描述,帮助科研人员理解和推断其在细胞过程和生物系统中所扮演的角色。
功能注释有助于揭示基因和蛋白质的特定功能,帮助解析它们在信号传导、代谢途径、遗传调控等方面所起作用。
同时,它也提供了预测基因家族成员功能一致性、比较不同物种间蛋白质功能异同以及建立相似性网络等方法。
高通量统计分析方法在大数据挖掘中的应用
高通量统计分析方法在大数据挖掘中的应用随着大数据时代的到来,人们开始将目光投向高通量统计分析方法在大数据挖掘中的应用。
高通量统计分析方法是一种集计算机科学、统计学、信息学、数学和机器学习等多学科的交叉学科技术,其应用范围广泛,是解决大规模数据挖掘问题的有效手段。
高通量统计分析方法通过充分利用计算机处理大数据的能力,能够在短时间内对大量数据进行分析和处理,从而挖掘出数据中蕴含的有价值信息。
其具有灵活性强、易于操作、效率高等特点,在数据挖掘领域得到广泛应用。
一、高通量统计分析方法的应用领域高通量统计分析方法在许多领域都得到了广泛的应用,包括金融、医疗、环境、工业等。
其中,其在生物医学领域的应用最为广泛,如基因序列数据分析、药物研究等。
基因序列数据分析是高通量统计分析方法在生物医学领域应用的重要领域。
它可以通过对基因组序列进行分析和处理来研究基因功能和表达等问题。
在此领域中,高通量统计分析方法能够帮助研究者快速地分析基因组序列数据,挖掘出其中的有价值信息,例如发现新的基因、研究基因表达规律等。
药物研究是基于高通量统计分析方法的另一个重要领域。
通过大规模筛选化合物和研究活性成分,可以快速地开发新的药品,为医疗服务做出贡献。
高通量统计分析方法可以帮助研究者从大量的化合物中快速筛选出具有活性成分的化合物,从而缩短了药物研究的周期和成本。
二、高通量统计分析方法的优势高通量统计分析方法具有一些优势,使其成为处理大规模数据的有力工具。
1. 处理大规模数据传统的统计方法难以处理大规模数据,而高通量统计分析方法通过并行计算的方式,可以处理TB级别的数据。
这种处理方式让高通量统计分析方法成为处理大规模数据的首选工具。
2. 提高数据处理速度高通量统计分析方法具有并行计算能力,能够在多个CPU或GPU并行处理大规模数据,从而提高数据处理速度。
3. 降低数据处理成本传统的数据分析方法需要专业的数据分析人员和昂贵的软件开销,而高通量统计分析方法通过模型化和自动化的方式降低了数据处理成本。
人工智能在中药研究中的应用
人工智能在中药研究中的应用近年来,随着人工智能技术的不断发展,其在各个领域的应用逐渐得到广泛推广和应用,中药研究也不例外。
人工智能技术的应用改变了传统的中药研究方式,极大地提高了研究效率和精确度,成为了中药领域的重要工具。
一、人工智能技术在中药研究中的应用1.数据挖掘:传统的中药研究是通过大量的经验和试验,辛苦地获取药物的活性成分。
而人工智能技术可以通过数据挖掘技术,提取已有的中药物、药效数据,用于药物筛选、新药开发等多方面的应用。
2.结构预测:中药中的活性成分是药效的关键,从中提取准确的活性成分对于中药研究具有重要意义。
人工智能技术可以通过结构预测技术,预测分子结构的活性成分,进一步加快分子设计和分子筛选过程的效率。
3.药物分子设计:在中药研究中,通过分子设计技术找到药理作用靶点,并为此设计出规模更小、吸收更好、更具有药动学性质的药物分子,以此达到治疗目的。
而人工智能技术的“智能模拟”和“高通量设计”能力可以加快药物分子设计的速度和准确度,提高药物分子的效率和性能。
4.药物筛选:传统的物品筛选通常需要检测每一个物品的所有性质,使用昂贵的仪器和很繁琐的实验流程。
而人工智能技术可以通过透明学习、深度学习等技术对大量数据进行快速处理和筛选,以此提高筛选效率和准确度。
二、人工智能在中药研究中的优势1.提高了研究效率:中药研究通常需要进行大量的实验和数据分析,而人工智能技术的“智能筛选”和“智能分析”功能可以快速提取和分析大量的数据,以此优化实验设计和分析流程。
2.提高了研究准确度:中药研究的性质复杂、数据量大,传统研究方法容易存在局限性和误判。
而人工智能技术可以通过自适应算法和大数据分析技术,提高研究的准确度和可靠性。
3.降低了研究成本:传统的中药研究需要大量的仪器设备和实验操作,耗费大量的人力,时间和物力。
而人工智能技术可以快速处理和分析大量数据,减少了仪器设备的使用和人工操作的需求,降低了中药研究的成本。
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运用基于高通量测序和大数据挖掘的元基因组学方法分析中药制剂的物种成分白虹1, 宁康2*, 王长云1*(1. 中国海洋大学医药学院, 海洋药物教育部重点实验室, 山东青岛266003;2. 中国科学院青岛生物能源与过程研究所, 单细胞研究中心生物信息学团队,山东省能源生物遗传资源重点实验室, 中国科学院生物燃料重点实验室, 山东青岛 266101)摘要: 中药制剂质量评价以化学成分分析为主, 而物种成分分析近年来引起了中医药界的极大关注, 特别是对于丸剂类中药制剂的质量评价更为重要。
建立中药制剂物种成分的快速、准确、系统的分析方法, 是实现中药现代化、产业化和国际化的关键之一。
中药制剂物种成分分析的实质是对包含多个生物物种的混合体系(混合生物样本) 的物种鉴定。
基于高通量测序和大数据挖掘技术的元基因组学方法是目前认识、分析生物混合体系结构和功能最有效、最重要的方法之一。
利用元基因组学方法将有助于建立中药制剂的物种评价方法。
通过选择合适的DNA分子标记, 可对配伍处方药材物种进行鉴别, 同时通过大规模数据分析和挖掘鉴别制剂中的混伪品、有毒动植物或受保护动植物的成分, 以及在生产过程引入的生物杂质, 从而为中药制剂的有效性、安全性和合法性提供评价依据。
关键词: 中药; 物种成分; 元基因组学; 高通量测序; 大数据挖掘中图分类号: R931 文献标识码:A 文章编号: 0513-4870 (2015) 03-0272-06Biological ingredient analysis of traditional Chinese medicinesutilizing metagenomic approach based onhigh-throughput-sequencing and big-data-miningBAI Hong1, NING Kang2*, WANG Chang-yun1*(1. Key Laboratory of Marine Drugs, the Ministry of Education of China, School of Medicine and Pharmacy, Ocean Universityof China, Qingdao 266003, China; 2. Shandong Key Laboratory of Energy Genetics, CAS Key Laboratory of Biofuels and BioEnergy Genome Center, Computational Biology Group of Single Cell Center, Qingdao Institute of Bioenergy and BioprocessTechnology, Chinese Academy of Sciences, Qingdao 266101, China)Abstract: The quality of traditional Chinese medicines (TCMs) has been mainly evaluated based on chemical ingredients, yet recently more attentions have been paid on biological ingredients, especially for pill-based prep-arations. It is a key approach to establish a fast, accurate and systematic method of biological ingredient analy-sis for realization of modernization, industrialization and internationalization of TCMs. The biological ingredient analysis of TCM preparations could be abstracted as the identification of multiple species from a biological mixture. The metagenomic approach based on high-throughput-sequencing (HTS) and big-data-mining has been considered as one of the most effective methods for multiple species analysis of a biological mixture,收稿日期: 2014-09-05; 修回日期: 2014-10-24.基金项目: 国家科技部863项目(2012AA02A707, 2013AA093001, 2014AA021502); 国家自然科学基金资助项目 (61103167, 31271410, 61303161);中德科学中心项目 (GZ878); 中国博士后科学基金资助项目 (2014M550376).*通讯作者 Tel / Fax: 86-532-80662624, E-mail: ningkang@;Tel / Fax: 86-532-82031536, E-mail: changyun@which would also be helpful for the analysis of biological ingredients in TCMs. Simultaneous identificationof diverse species, including the prescribed species, adulterants, toxic species, protected species and even the biological impurities introduced through production process, could be achieved by selecting appropriate DNA biomarkers, as well as applying large-scale sequence comparison and data mining. By this approach, it is prospective to offer an evaluation basis for the effectiveness, safety and legality of TCM preparations.Key words: traditional Chinese medicine; biological ingredient; metagenomics; high-throughput-sequencing;big-data-mining广义的中药包括中药材、中药饮片、中药提取物和中药制剂。
自20世纪90年代中期以来, 我国中药材、中药提取物等中药产品的出口呈现出逐年上升的态势, 而其中中药制剂出口额却在低位徘徊[1, 2]。
制约中药制剂走向国际化的主要原因之一在于其质量评价体系不完善, 难以标准化。
中药制剂是在中医药理论指导下, 按照“君臣佐使”的组方原则, 选择适宜的药味和剂量, 采用合理的制剂工艺制成随时可以取用的现成药品, 如各种丸剂、散剂和冲剂等。
中药制剂往往含有多种动植物成分, 其药效是多种药味整体作用的体现, 是多种成分、多种机制综合作用的结果。
中药制剂质量评价内容主要分为化学成分分析和物种成分分析。
目前, 对于中药制剂化学成分的分析方法研究较多, 而对于其物种成分的分析方法研究较少。
化学成分分析一般通过TLC定性分析和HPLC定量分析, 而物种成分分析则一般通过显微鉴别和TLC鉴别进行定性分析。
上述方法的局限性在于难以区分形态相似的近缘种及含有相同主要化学成分的物种, 且不能检测制剂中的未知杂质物种成分。
近年来, 对中药制剂物种成分的鉴定引起了国内外极大关注, 特别是对于药材粉碎后直接入药的丸剂、散剂类中药制剂的质量评价尤为重要。
由于中药材采收或加工过程中的生物污染、错误鉴别、使用伪品、掺假等, 都可能影响中药制剂的质量, 甚至产生潜在的危害。
因此, 建立科学、合理、可操作性强的中药制剂物种成分分析方法是实现中药现代化、产业化和国际化的关键之一。
中药制剂物种成分分析的实质是对包含多个生物物种的混合体系(混合生物样本) 的物种鉴定。
基于高通量测序和大数据挖掘技术的元基因组学方法是目前认识、分析生物混合体系结构和功能最有效、最重要的方法之一。
通过对高通量测序数据进行深度的数据挖掘, 能够对样品中的生物组成进行定性和定量分析, 有助于建立快速、准确、系统的中药制剂物种成分分析方法。
1 基于高通量测序和大数据挖掘的元基因组学研究进展生命科学的深入研究与生物技术的发展对DNA测序技术提出了新的要求。
在传统Sanger测序技术基础上发展起来的新一代测序技术 (next-generation sequencing) 以其高通量、低成本的优势在许多领域得到了广泛应用。
其突出特征是, 单次运行产出的序列数据量大, 故而又称为高通量测序技术 (high- throughput sequencing)。
随着测序技术的提高和基因组学的发展, 对单一物种DNA序列的测定已经不能满足学科的发展, 人们提出了一种新的研究思路, 即元基因组学(也称宏基因组学, metagenomics) 研究策略[3−5]。
元基因组学在首次提出时, 其研究对象为微生物群落, 即对环境样品中微生物群体基因组进行测序, 从而获取所需功能基因的序列、微生物多样性及其与环境之间的关系。
元基因组学方法主要包括相对独立却又紧密互补的两种手段: 经扩增的进化标记序列的测定和全基因组的解析, 前者采用特异性引物进行系统发育标记分子(如16S rRNA等生物标记) 的扩增, 并通过测序来识别生物群落的物种组分并定量其相对丰度; 后者则测定体系中所有的DNA序列, 理论上能够提供包括进化标记在内的所有基因组信息。
因此, 元基因组学方法能够客观、全面、快速地分析生物混合体系的结构和功能。
这种研究思路已逐步渗透到多个研究领域, 包括土壤、海洋、人体口腔及胃肠道等生物群落的研究[6−10] (图1)。
元基因组学方法的基础是高通量测序和大数据挖掘。
高通量测序为元基因组学研究提供了海量数据, 而要充分挖掘蕴藏于海量数据中的规律, 大数据驱动的研究策略必不可少[11]。