学者开发新技术来解码基因转录促进靶向治疗药物的发现

香港浸会大学(HKBU)中医学院(SCM)的一个研究小组开发了世界上第一个模型框架和“LogicTRN”算法，以准确建立基因调控途径，分析遗传功能并了解生物过程。负责器官的发育，疾病的进展和其他复杂的生物事件，如衰老。这种新机制可以帮助有效地找到复杂疾病的关键调节途径，从而促进靶向治疗药物的研究和开发。研究小组成功应用了新的综合方法来分析乳腺癌，并描述转录因子(TFs)在调节生物过程中的逻辑关系。自然通讯。

香港浸会大学SCM院长吕爱萍教授，技术发展部主任张戈教授，教研室副主任，以及CMTR助理教授朱海龙博士，领导生物信息学团队调研基因调控机制通过计算建模技术和大数据分析。

吕爱萍教授说，科学家已经产生了大量的各种生物大数据;因此，必须开发有效的计算方法来整合和分析这些数据，以便产生有用的信息，以便了解生物过程的核心机制。由于缺乏理论模型，过去很难建立可靠的基因调控关系。“LogicTRN”是基于生物学过程开发的模型结构，其参数对生物学领域具有重要意义，其结论可通过实验验证。因此，LogicTRN的应用对于更多地了解生物过程中的基因调控机制具有关键意义。

朱海龙博士说TFs是功能性蛋白质，可以与基因启动子结合，打开/关闭基因表达。在很大程度上，生物体可以通过TF控制的基因表达进行精确调节，以执行各种功能。另一方面，TF受其上游基因的调节，从而产生非常复杂的调节途径。TF调节的这种复杂和组合性质是各种细胞过程的核心;它还解释了为什么2,000到3,000个TF足以在正确的细胞中控制正确细胞中超过30,000个基因的复杂时空表达，并在细胞和生物体的整个生命过程中以适当的量控制。

朱博士说，“LogicTRN”是一个开放的模型框架，可以扩展到整合各种过程的影响，如基因突变，TF-DNA结合，miRNA调控，蛋白质翻译和蛋白质 - 蛋白质相互作用解码基因转录的潜在机制。随着越来越多的细胞过程的生物学数据的获取和积累，基于“LogicTRN”的数据分析可以增强并有助于全面理解细胞中的分子相互作用。他补充说，“LogicTRN”成功应用于分析代表雌激素诱导的乳腺癌和人类诱导的多能干细胞(hiPSC)衍生的心肌细胞(CM)发展的数据集。派生的网络与现有知识和先前的实验一致。

张戈教授解释说，疾病研究和药物发现领域的主要问题是如何治疗靶基因。由于基因关系极其复杂，因此对关键基因的研究构成了困难。目前使用的生物信息方法似乎是一种识别基因之间相关性的方法，然而，准确性仍然不能令人满意，尚待验证。张教授补充说，“LogicTRN”为研究人员提供了一个相对强大的分析工具，可以揭示癌症等复杂疾病的关键途径和新治疗靶点。