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1、药物转录组信息学一、课程简介药物转录组信息学主要是融合药学、转录组学、生物信息学等多学科的技术和内容，基于转 录调控信息与基因表达数据，利用信息学手段与方法，从整个细胞的转录层面去探索药物与疾病 间的关联性，发现药物靶标，指导新药研发以及药物重置。随着高通量检测技术的飞速开展与转 录数据不断丰富，药物转录组学知识在当前及将来的药物研发与设计中具有重要价值。该课程是生物医学工程（药物组信息学方向）的核心专业课程之一，通过本课程的学习，使 学生了解药物转录组学的基本概念，掌握药物转录组信息学研究的基本方法，包括药物转录组数 据分析的常用高通量手段、数据预处理步骤及分析流程；结合药物学知识及药物刺激
2、后转录组的 变化，进行药物靶点优化以及药物重置，同时识别药物响应的生物标记物。对于学生今后从事有 关药物开发与设计有重要实际应用意义。二、理论教学内容1 .药物转录组信息学概述掌握内容：转录组信息学概念及研究方法与对象，药物转录组信息学的概念，当前药物转录 组学的研究热点。了解内容：药物转录组信息学的开展背景及实际应用。2 .基于转录组识别影响药物应答编码基因掌握内容：药物转录组数据的高通量检测方法；基于转录组识别影响药物反响基因的生物信 息学分析基本流程；药物转录组数据的高级分析技术；基于转录组识别药物反响相关基因的数据 资源。了解内容：药物刺激响应的表达数据实验设计流程；芯片检测基因表达的
3、实验流程；新一代 测序技术检测转录组流程。3 .基于转录组识别影响药物应答ncRNA掌握内容：基于转录组预测药物反响miRNA和IncRNA的基本流程；药物反响miRNA和 IncRNA的靶基因识别与功能预测；功能富集的基本原理；基于转录组识别药物反响相关ncRNA 的数据资源。了解内容：ncRNA对药物转运及代谢相关的蛋白（酶）等编码基因的影响；sRNA-seq数据 检测流程，clip-seq数据识别miRNA靶基因流程，疾病相关miRNA、IncRNA数据库；基因功能的 数据资源。4 .基于转录组信息学的反义药物开发掌握内容：反义药物定义、性质特点及与传统药物相比的优缺点，药物响应的bio
4、marker （药 物靶点）特征、基于转录组数据药靶识别的算法与策略。了解内容：反义药物和siRNA药物的研发的实验方法和流程，反义药物的研究进展，以及反 义药物和siRNA药物的应用前景。5 ,基于转录组数据的药物重定位及联合用药掌握内容：药物重定位与联合用药的定义、研究内容以及生物信息学计算预测方法。了解内容：药物重定位的一般研究流程及途径，目前的具有协同作用和拮抗作用的药物 及联合用药策略。6 .整合转录组与基因组揭示药物个性化治疗掌握内容：掌握基因突变、拷贝数改变对非编码RNA及mRNA的驱动作用，基因组驱动的转 录组信息对药物刺激的响应，药物个性化治疗定义与意义。了解内容：目前基因及
5、非编码RNA表达在药物个性治疗中应用实例，及今后的开展方向。797 .表观遗传-药物-转录组掌握内容：表观遗传药物的分类，DNA甲基化抑制剂的分类，组蛋白修饰相关药物分类； 表观遗传药物的作用特点。表观遗传药物靶基因的相关数据库介绍及应用。表观遗传药物与基因 转录的关系及相关研究进展。药物相关的表观遗传调控网络的构建及相应的生物信息学分析；基 于新一代高通量技术的药物相关的表观遗传和转录组学研究方法；疾病相关基因的预测及表观遗 传药物的筛选；表观遗传药物候选靶基因的筛选方法和实验流程。了解内容：表观遗传药物的研究进展；表观遗传调控元件的分类介绍，表观遗传药物的应用 价值。三、实验教学内容.基于
6、转录组数据识别药物应答编码基因基本内容：从GEO数据库下载表达谱数据（芯片数据、RNA-seq数据），利用Cufflinks、tophat 等一系列软件提取基因表达值，识别药物刺激前后差异表达基因。基本要求：掌握芯片数据、RNA-seq数据预处理流程，及常用处理表达软件的使用，了解其 它软件及处理方法。1 .基于转录组数据识别药物应答ncRNA基本内容：基于转录组获取药物反响ncRNA, ncRNA后续的靶基因识别及利用ncRNA靶基 因功能富集分析获得ncRNA调控相关功能。基本要求：掌握常用的miRNA靶基因预测工具及相应的数据资源。2 .整合基因组与转录组数据学习内容：整合基因突变、拷贝
7、数改变及非编码RNA、mRNA表达谱数据，识别基因组驱动 的转录组信息对药物刺激的响应。基本要求：了解数据特点，掌握数据处理流程及药物刺激响应的识别方法。3 .基于转录组和表观组数据的药物互作识别（计算药物相似性NIC60数据）基本内容：获取单个药物刺激后表达谱合转录组数据，实现理论课中讲解的预测药物互作方 法，并利用两种药物同时刺激后的实验数据对预测方法进行评价，尝试自己独立设计新的预测方 法。基本要求：掌握表观组数据分析流程；会使用常用的药物转录组数据和表观组数据识别药物 靶点。四、参考资料生物信息学第二版.李霞主编,人民卫生出版社.2015年6月出版五、学时分配序号教学内容参考学时总学时理论学时实验学时1药物转录组信息学概述2202基于转录组识别影响药物反响的基因12843基于转录组识别影响药物反响的ncRNA6424转录组信息学与药物设计开发6425基于转录组数据的药物重定位及联合用药8626整合转录组与基因组揭示药物个性化治疗6427表观遗传-药物-转录组1284合计52361680