組學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)在腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療中的應(yīng)用ppt課件

1、Chinese Academic of Medical Science Center of System Medicine,組學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)在腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療中的應(yīng)用,,,,醫(yī)療行業(yè)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù),,,,臨床數(shù)據(jù)來(lái)源和分析,臨床數(shù)據(jù)來(lái)源： 年齡 性別 過(guò)敏情況 藥物測(cè)試 疾病詳情 家族史 藥物接受和排斥 曾使用劑量水平生存率診斷測(cè)試 手術(shù),臨床數(shù)據(jù)分析

2、： 生存分析 預(yù)測(cè),,,,組學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)源和分析,,,,宏基因組深度挖掘,,,,多組學(xué)聯(lián)合分析,,,,微生物組在腫瘤免疫治療中的應(yīng)用,期刊：Science 發(fā)表時(shí)間：2017.11實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)：249名接受過(guò)抗PD-1免疫療法的肺癌、腎癌等多種不同的癌癥；免疫治療前69名患者接受了抗生素的治療；研究技術(shù)：糞便宏基因組測(cè)序驗(yàn)證：無(wú)菌小鼠FMT（糞菌移植）驗(yàn)證；結(jié)果：1）抗生素治療的患者，癌癥很快出現(xiàn)復(fù)發(fā)，生存時(shí)間也

3、更短； 2）恢復(fù)較好的患者體內(nèi)，Akkermansia muciniphila的益生菌豐度更高，對(duì)癌癥免疫療法還有促進(jìn)作用； 3）接受了“起效者”糞便的小鼠對(duì)于PD-1抑制劑的反應(yīng)要明顯優(yōu)于接受了“無(wú)效者”糞便的小鼠，后者在口服Akkermansia muciniphila后，能恢復(fù)對(duì)免疫療法的反應(yīng)。,,,,醫(yī)生目前面臨決策的信息維度大大增加,Hawgood S, Ho

4、ok-Barnard IG, O’Brien TC, Yamamoto KR. Precision medicine: Beyond the inflection point. Science translational medicine 2015;7:300ps17.,,,,癌癥專家助手,閱讀和記憶學(xué)習(xí)醫(yī)療文獻(xiàn)、臨床指導(dǎo)和醫(yī)學(xué)指南,將病人和臨床試驗(yàn)方案進(jìn)行匹配,持續(xù)不斷的學(xué)習(xí)從不斷增加的病人的組學(xué)數(shù)據(jù)和臨床數(shù)據(jù)中不斷學(xué)習(xí),依據(jù)最新用

5、藥指導(dǎo)推薦潛在的治療選擇方案,,,,Watson醫(yī)生,由IBM公司開(kāi)發(fā)人工智能系統(tǒng)詢問(wèn)病人的病征、病史人工智能技術(shù)自然語(yǔ)言的處理和分析技術(shù)從各個(gè)渠道搜集到的信息和數(shù)據(jù)迅速給出診斷提示和治療意見(jiàn),,,,針對(duì)個(gè)人進(jìn)行縱向密集數(shù)據(jù)收集可以揭示分子疾病標(biāo)志物,前瞻性108個(gè)人全基因組測(cè)序分析臨床檢測(cè)分析蛋白質(zhì)組學(xué)分析代謝組學(xué)分析微生物群落分析（對(duì)16S rRNA進(jìn)行測(cè)序）參與者配戴活動(dòng)跟蹤器監(jiān)測(cè)日常活動(dòng)創(chuàng)

6、立相關(guān)性網(wǎng)絡(luò)關(guān)聯(lián)分析鑒定已知和候選標(biāo)志物Meta分析,Price N D, Magis A T, Earls J C, et al. A wellness study of 108 individuals using personal, dense, dynamic data clouds[J]. Nature Biotechnology, 2017, 35(8):747.,,,,在癌癥治療中的聯(lián)合用藥,不同癌癥分期的醫(yī)學(xué)研究

7、基因和分子診斷腫瘤信息學(xué)傳統(tǒng)中藥數(shù)學(xué)分析治療毒性評(píng)價(jià)個(gè)性化用藥,,,,利用深度學(xué)習(xí)和關(guān)聯(lián)規(guī)則挖掘預(yù)抗癌藥物反應(yīng),數(shù)據(jù)來(lái)源：藥物基因組689個(gè)癌癥細(xì)胞系和139種抗癌藥物。來(lái)自CCLP和GDSC.規(guī)則關(guān)聯(lián)挖掘深度學(xué)習(xí)預(yù)測(cè)藥物反應(yīng),,,,熒光定量PCR、基因芯片 、SNP分型、 二代測(cè)序,組學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)與精準(zhǔn)醫(yī)療,,,,組學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)在腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療中的應(yīng)用,,,,醫(yī)療大數(shù)據(jù)來(lái)源,,,,醫(yī)學(xué)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)化,,,,,

8、處理后的結(jié)構(gòu)化檢查描述,將自然語(yǔ)言描述的電子病歷轉(zhuǎn)化成結(jié)構(gòu)化、標(biāo)準(zhǔn)化的電子病歷,臨床數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)化,,,,覆蓋各種可能的組學(xué),組學(xué)數(shù)據(jù)基因組學(xué)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)蛋白組學(xué)數(shù)據(jù)表型組學(xué)數(shù)據(jù)代謝組學(xué)數(shù)據(jù)微生物組學(xué)數(shù)據(jù)… …,組學(xué)數(shù)據(jù)格式fasta/fastq/vcf/sam/bam/gff3/gff2/gtf/bed/ …,,,,組學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)源,熒光定量PCR基因芯片 SNP分型 二代測(cè)序 … …,檢測(cè),,,,組學(xué)數(shù)據(jù)匯

9、集,,,,組學(xué)數(shù)據(jù)來(lái)源,TCGA 癌癥基因信息的數(shù)據(jù)庫(kù)TGDB 腫瘤基因數(shù)據(jù)庫(kù)ICGC 國(guó)際癌癥基因組聯(lián)盟Oncomine 腫瘤基因芯片數(shù)據(jù)庫(kù)CGAP癌癥基因數(shù)據(jù)庫(kù)MethylCancer DNA甲基化與癌癥數(shù)據(jù)庫(kù)… …,NCBI美國(guó)國(guó)家生物技術(shù)信息中心美國(guó)國(guó)家健康研究所、國(guó)家醫(yī)學(xué)圖書館EBI歐洲生物信息研究所歐洲分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室DDBJ 日本DNA數(shù)據(jù)庫(kù)日本研究機(jī)構(gòu)BIGD 生命與健康大數(shù)據(jù)中心北京科學(xué)院北京

10、基因研究所… …,綜合數(shù)據(jù)庫(kù),腫瘤相關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù),,,,組學(xué)數(shù)據(jù)分析處理流程,,,,組學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)在腫瘤精準(zhǔn)醫(yī)療中的應(yīng)用,,,,輔助診療,,,,輔助診療,預(yù)測(cè)生存期發(fā)現(xiàn)新療法治療方案預(yù)后方案,,,,致病基因腸道菌群藥物代謝/靶標(biāo)腫瘤驅(qū)動(dòng)基因,輔助科研,,,,藥物推薦聯(lián)合用藥指導(dǎo)藥物不良反應(yīng)評(píng)估,用藥指導(dǎo),,,,熒光定量PCR、基因芯片 、SNP分型、 二代測(cè)序,組學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)與精準(zhǔn)醫(yī)療,,,,乳腺癌組學(xué)數(shù)據(jù)

11、分析與可視化平臺(tái)BCIP,,,,15個(gè)臨床特征三陰/非三陰型 PAM50型 組織學(xué)分級(jí) 病理分期 轉(zhuǎn)移狀態(tài) 淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移 ER＋／－ PR＋／－ Her2+／－ TP53突變 是否絕絕經(jīng) 年齡 腫瘤大小 療效 預(yù)后,臨床特征抽提,,,,生存分析,MELK的過(guò)量表達(dá)與較差預(yù)后相關(guān)表明MELK與基底樣乳腺癌相關(guān),,,,拷貝數(shù)變化

12、,在METABRIC數(shù)據(jù)集PAM50亞型中拷貝數(shù)減少和增加的百分比情況,,,,差異表達(dá)分析,腫瘤組織相比于周圍正常組織，MELK的表達(dá)量要高出許多PAM50型乳腺癌中的基底樣乳腺癌，MELK的表達(dá)量最高。,,,,共表達(dá)分析,分析MELK影響基底樣乳腺癌的機(jī)理在基底樣乳腺癌的METABRIC數(shù)據(jù)集中，MELK與包括CDCA5,TPX2和CEP55在內(nèi)的78個(gè)基因共表達(dá)。一些研究已經(jīng)闡述了TPX2和CEP55是參與乳腺癌轉(zhuǎn)移、

13、侵襲、增殖和擴(kuò)散的關(guān)鍵分子。CDCA5也被報(bào)道在肺癌中起關(guān)鍵作用，并可作為口腔鱗細(xì)胞癌的治療靶點(diǎn)。這些結(jié)果都可以作為挖掘MELK在乳腺癌中的潛在功能和機(jī)制的有用線索。腫瘤組織相比于周圍正常組織，MELK的表達(dá)量要高出許多,,,,miRNA靶相互作用分析,發(fā)現(xiàn)hsa-miR-193b-3p and hsa-miR-372-5p與miRNA靶相互作用有關(guān),,,,KEGG通路分析,,,,熒光定量PCR、基因芯片 、SNP分型、 二代測(cè)

14、序,組學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)與精準(zhǔn)醫(yī)療,,,,Integration of Exoseq and RNAseq data for tumor antigen profiling,,,,pipeline pVAC-Seq (personalized Variant Antigens by Cancer Sequencing),輸入數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備（全基因組與全外顯子組測(cè)序）BWA;SAMtools;VarScan somatic;Strelka;To

15、phat;Ovation;Truseq;CufflinksVariant Effect Predictor VEP,抗原表位預(yù)測(cè)FASTA文件生成運(yùn)行抗原預(yù)測(cè)軟件NetMHC結(jié)果解析,整合測(cè)序信息Coverage & Variant Allele Frequency (VAF),候選抗原的過(guò)濾深度過(guò)濾基因表達(dá),Hundal J, Carreno B M, Petti A A, et al. pVAC-Seq: A

16、genome-guided in silico, approach to identifying tumor neoantigens[J]. Genome Medicine, 2016, 8(1):11.,,,,熒光定量PCR、基因芯片 、SNP分型、 二代測(cè)序,組學(xué)大數(shù)據(jù)平臺(tái)與精準(zhǔn)醫(yī)療,,,,人體自免疫的抗原數(shù)據(jù)庫(kù)平臺(tái) AAgAtlas1.0,,,,,文本挖掘機(jī)器學(xué)習(xí)人工校驗(yàn)……,自抗原知識(shí)庫(kù)……,,人類自抗原分類,,知