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研究開發(fā)了 “ 熒光團(tuán)輔助的 RNA 鄰近標(biāo)記和測序技術(shù) ” ，簡稱 “CAP-seq” 。   該方法通過可見光激發(fā)遺傳靶向的光敏蛋白 miniSOG 產(chǎn)生活性氧， 介 導(dǎo)鄰近 RNA 分子上的鳥嘌呤與具有生物正交功能把手的氨基探針進(jìn)行共價(jià)交聯(lián)，既而通過富集純化與高通量測序檢測，實(shí)現(xiàn) miniSOG 定位的亞細(xì)胞區(qū)域內(nèi) 轉(zhuǎn)錄 組的空間特異性標(biāo)記與鑒定。 利用 CAP-seq ，他們系統(tǒng)研究了幾個(gè)亞細(xì)胞區(qū)域的轉(zhuǎn)錄組，包括線粒體基質(zhì)轉(zhuǎn)錄組 、 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)表面 轉(zhuǎn)錄組 以及 線粒體外膜附近轉(zhuǎn)錄組。這些研究結(jié)果表明 CAP-seq 對 活細(xì)胞中開放區(qū)域的 RNA 標(biāo)記具有良好的空間特異性和覆蓋度 。 他們在線粒體外膜附近檢測到 30 個(gè)編碼氧化磷酸化途徑相關(guān)蛋白的 RNA 和多達(dá) 55 個(gè)編碼核糖體蛋白的 mRNA ，這一結(jié)果不僅支持了線粒體蛋白在線粒體外膜被翻譯后直接轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)線粒體的模型，還暗示著線粒體功能可能與蛋白質(zhì)的翻譯調(diào)節(jié)有關(guān)。 CAP-seq 具有操作簡單、空間選擇性高、生物相容性好的特點(diǎn)，將成為一項(xiàng)適合于在多種生物系統(tǒng)中研究亞細(xì)胞 轉(zhuǎn)錄組 的新技術(shù)。

哺乳動(dòng)物基因組的廣泛轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生了大量的非編碼RNA，相比于細(xì)胞質(zhì)定位的蛋白編碼mRNA，這些非編碼RNA如長鏈非編碼RNA（lncRNA）、啟動(dòng)子和增強(qiáng)子關(guān)聯(lián)的不穩(wěn)定轉(zhuǎn)錄本（uaRNA、eRNA）等更傾向于結(jié)合染色質(zhì)參與調(diào)控染色質(zhì)結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)錄和RNA加工等過程。盡管零星報(bào)導(dǎo)少數(shù)RNA核滯留的現(xiàn)象，但為何大部分lncRNA會(huì)滯留于染色質(zhì)上行使調(diào)控功能，仍是個(gè)不解之謎。上世紀(jì)80年代初，Joan Steitz通過系統(tǒng)性紅斑狼瘡患者血液抗體分離提取 U1,U2, U4, U5和U6小核糖核蛋白粒子（又稱為 snRNP），揭示了它們參與RNA剪接的經(jīng)典功能。近年來施一公團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)報(bào)導(dǎo)了真核生物剪切體的原子結(jié)構(gòu)和生化功能。然而，一直讓人困惑的是，細(xì)胞內(nèi)U1 snRNP的數(shù)量為什么比其它剪接相關(guān)snRNP高 2-5倍。雖然Gideon Dreyfuss和Phil Sharp等團(tuán)隊(duì)曾揭示U1 snRNP調(diào)控轉(zhuǎn)錄終止和方向的非經(jīng)典功能，U1 snRNP在細(xì)胞中的豐富存在仍然是一個(gè)讓人困惑的問題。為了探究lncRNA的染色質(zhì)結(jié)合機(jī)制，研究者首先建立和運(yùn)用一套新穎的mutREL-seq方法來高精度篩選調(diào)控RNA定位的關(guān)鍵序列，意外發(fā)現(xiàn)了U1 snRNP識別位點(diǎn)參與調(diào)控候選RNA的染色質(zhì)滯留。相比于蛋白編碼基因，lncRNA轉(zhuǎn)錄本含有更多的U1識別位點(diǎn)（同時(shí)也是潛在的5’剪接供體位點(diǎn)），而其基因組區(qū)域具有更少的3’剪接受體位點(diǎn)。并且U1 snRNP更高水平地結(jié)合在lncRNA上。隨后，研究者分別使用antisense morpholino oligos（AMO）和auxin-induced degron（AID）誘導(dǎo)蛋白降解系統(tǒng)，來抑制U1 snRNA和核心蛋白組分SNRNP70的功能。研究者發(fā)現(xiàn)小鼠胚胎干細(xì)胞中近一半的lncRNA受U1 snRNP調(diào)控。另外，與轉(zhuǎn)錄調(diào)控元件關(guān)聯(lián)的不穩(wěn)定非編碼轉(zhuǎn)錄本如uaRNA、eRNA等，它們的染色質(zhì)結(jié)合在U1 snRNP抑制后也顯著下降。研究者進(jìn)一步證明了U1 snRNP直接調(diào)控成熟lncRNA與染色質(zhì)的結(jié)合，而不是通過影響RNA合成、加工或降解過程的動(dòng)態(tài)變化所產(chǎn)生的間接影響。機(jī)制上，研究者鑒定了U1 snRNP在染色質(zhì)上的互作蛋白，發(fā)現(xiàn)U1 snRNP結(jié)合特定磷酸化狀態(tài)的RNA轉(zhuǎn)錄聚合酶II（Pol II）。轉(zhuǎn)錄抑制明顯降低了U1 snRNP及其所調(diào)控的非編碼RNA與染色質(zhì)的結(jié)合，表明U1 snRNP通過與磷酸化的Pol II互作來介導(dǎo)其互作RNA與染色質(zhì)的結(jié)合。最后，研究者通過以lncRNA Malat1為例，進(jìn)一步驗(yàn)證了U1 snRNP對其染色質(zhì)結(jié)合的調(diào)控作用。去除SNRNP70后，絕大部分Malat1 “核斑”定位信號消失，并彌散在核質(zhì)及細(xì)胞質(zhì)中。同時(shí)，Malat1在活躍表達(dá)基因染色質(zhì)區(qū)域的結(jié)合信號顯著下降，表明U1 snRNP不僅可以將Malat1滯留在染色質(zhì)上，同時(shí)也參與調(diào)控后者在染色質(zhì)上的移動(dòng)及其與靶基因的結(jié)合。綜上，研究者提出如下模型（圖1）：5’和3’剪接位點(diǎn)在lncRNA上的不對稱分布，致使U1 snRNP持續(xù)結(jié)合在lncRNA轉(zhuǎn)錄本上，而不能通過RNA剪接過程釋放，從而介導(dǎo)了lncRNA的染色質(zhì)滯留。磷酸化Pol II進(jìn)一步介導(dǎo)了lncRNA-U1 snRNP復(fù)合體在染色質(zhì)上的移動(dòng)（mobilization）。對于大多數(shù)低豐度、不穩(wěn)定的lncRNA，它們只能靶向結(jié)合鄰近的染色質(zhì)區(qū)域（順式cis作用）；而對于少數(shù)穩(wěn)定和高豐度的lncRNA，如Malat1，U1 snRNP促進(jìn)了其遷移和結(jié)合更多的靶基因區(qū)域（反式trans作用）。圖1. U1 snRNP介導(dǎo)非編碼RNA染色質(zhì)結(jié)合的模式圖。論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41586-020-2105-3

本發(fā)明提供了一種用于胚胎發(fā)育質(zhì)量評估的精子長非編碼RNA檢測方法。提取受試者精液中的RNA，進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)，得模板cDNA進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量PCR，檢測長非編碼RNA分子LA16c390E6.5的表達(dá)與正常精子樣本進(jìn)行比較。臨床通過精子的LA16c390E6.5表達(dá)能準(zhǔn)確的預(yù)測胚胎發(fā)育的潛能，并對療效檢測與輔助生殖方式的選擇有指導(dǎo)意義。

在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，尋求熱物理性能優(yōu)良的冷卻介質(zhì)并發(fā)展新型的強(qiáng)化換熱和流動(dòng)控制技術(shù)成為提高能源利用效率與節(jié)能減排的重要途徑和有效手段。而液態(tài)金屬流體(如鎵、鎵錫、鎵銦錫和鋰鉛等)由于其對流換熱系數(shù)高、液相溫區(qū)寬、耐極限熱流密度能力強(qiáng)、特定工況下材料相容性好及易于進(jìn)行電磁控制等諸多優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。如電磁冶金、芯片散熱、熔融3D金屬流體打印、鎳基合金焊接等。與常規(guī)流體相比，液態(tài)金屬流體與電磁場相互作用可產(chǎn)生洛侖茲力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對不同流動(dòng)區(qū)域的定向主動(dòng)控制。磁鈍體陣列作為渦流發(fā)生器對換熱的促進(jìn)作用要強(qiáng)于孤立磁鈍體，當(dāng)雷諾數(shù)< 500時(shí)磁鈍體陣列尾跡是穩(wěn)定的，雖然這些渦流對換熱有促進(jìn)作用，但換熱性能綜合因子<1;當(dāng)雷諾數(shù)=600時(shí)磁鈍體陣列尾跡的不穩(wěn)定性對換熱的促進(jìn)更強(qiáng)一些。因此可以考慮用磁鈍體陣列作渦流發(fā)生器來強(qiáng)化換熱。

在日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中，尋求熱物理性能優(yōu)良的冷卻介質(zhì)并發(fā) 展新型的強(qiáng)化換熱和流動(dòng)控制技術(shù)成為提高能源利用效率與節(jié)能減排 的重要途徑和有效手段。而液態(tài)金屬流體（如傢、傢錫、鐐錮錫和鋰 鉛等）由于其對流換熱系數(shù)高、液相溫區(qū)寬、耐極限熱流密度能力強(qiáng)、 特定工況下材料相容性好及易于進(jìn)行電磁控制等諸多優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。 如電磁冶金、芯片散熱、熔融3D金屬流體打印、鐐基合金焊接等。與 常規(guī)流體相比，液態(tài)金屬流體與電磁場相互作用可產(chǎn)生洛侖茲力，進(jìn) 而實(shí)現(xiàn)對不同流動(dòng)區(qū)域

肝癌（Hepatocellular carcinoma, HCC）是全球第五大常見的消化道惡性腫瘤，也是全球第三大致死性癌癥。我國肝癌病發(fā)率位居全球首位，肝癌已成為嚴(yán)重威脅我國人民健康和生命的疾病。由于肝癌的早期診斷缺乏可靠的生物標(biāo)志物，肝癌患者通常在肝癌晚期才被診斷，其5年生存率僅為15%。目前肝癌診斷主要依賴于影像學(xué)檢查或者血液活檢中的甲胎蛋白（AFP）標(biāo)志物等手段。但這些傳統(tǒng)方法對于癌變早期存在敏感性低、特異性低等局限性，例如，血液活檢中的甲胎蛋白特異性差，且往往到癌癥晚期才能檢測到其含量升高，可能延誤最佳的治療時(shí)機(jī)。因此亟需找到一種可用于肝癌診斷及預(yù)后的可靠的新型液體活檢標(biāo)志物。 液體活檢為一門新型的檢測技術(shù)，越來越受到關(guān)注。目前可以作為無創(chuàng)檢測的生物標(biāo)志物大多數(shù)是蛋白質(zhì)分子和DNA分子，但這些標(biāo)志物在靈敏度、誤診率和經(jīng)濟(jì)成本高等方面的缺陷導(dǎo)致它們很難被普及。RNA分子在細(xì)胞中擁有多個(gè)拷貝并且存在多種轉(zhuǎn)錄調(diào)控形態(tài)，可以更加準(zhǔn)確地反映細(xì)胞狀態(tài)和癌癥動(dòng)態(tài)發(fā)展過程，而且其檢測成本也很低。 過去體液中的RNA標(biāo)志物研究主要集中在miRNA等小RNA的研究，相對于細(xì)胞中大量的長RNA，miRNA的數(shù)量要少一個(gè)到兩個(gè)數(shù)量級，因此提供的信息也有限。本項(xiàng)目另辟蹊徑，通過對大量肝癌患者（HCC）、慢性乙型肝炎患者(CHB)和健康個(gè)體(HD)進(jìn)行血漿中非編碼RNA表達(dá)譜的高通量測序檢測和分析，發(fā)現(xiàn)了一種非編碼RNA，srpRNA (RN7SL1)，的功能結(jié)構(gòu)域可以穩(wěn)定存在于血液中，并在區(qū)分肝癌患者和陰性對照組時(shí)具有良好的敏感度和特異性（約90%）。并且，通過在獨(dú)立驗(yàn)證集上的實(shí)時(shí)熒光定量檢驗(yàn)（RT-qPCR），該srpRNA (RN7SL1)的功能結(jié)構(gòu)域被證明在 肝癌的診斷及預(yù)后方面都具有可靠的臨床表現(xiàn)。

項(xiàng)目成果/簡介:肝癌（Hepatocellular carcinoma, HCC）是全球第五大常見的消化道惡性腫瘤，也是全球第三大致死性癌癥。我國肝癌病發(fā)率位居全球首位，肝癌已成為嚴(yán)重威脅我國人民健康和生命的疾病。由于肝癌的早期診斷缺乏可靠的生物標(biāo)志物，肝癌患者通常在肝癌晚期才被診斷，其5年生存率僅為15%。目前肝癌診斷主要依賴于影像學(xué)檢查或者血液活檢中的甲胎蛋白（AFP）標(biāo)志物等手段。但這些傳統(tǒng)方法對

本項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)自然視覺監(jiān)控環(huán)境下單/多人的人臉檢測、跟蹤及識別。系統(tǒng)能 實(shí)現(xiàn)單樣本條件下，完成視頻中所出現(xiàn)人物的身份判別，能應(yīng)對自然監(jiān)控環(huán)境下 的光照、姿態(tài)、表情變化及面部遮擋物的改變。目前，系統(tǒng)識別精度在千人庫小 規(guī)模測試中達(dá)到 95%以上，識別速度為 25 幀/秒。系統(tǒng)主要特點(diǎn)在于： (1) 不同環(huán)境下的人臉特征點(diǎn)標(biāo)記：以主動(dòng)外觀模型為基礎(chǔ)，初始化后 經(jīng)過一組級聯(lián)回歸器的數(shù)次迭代來優(yōu)化標(biāo)記點(diǎn)，最終得到足夠精度的標(biāo)記點(diǎn)。方 法能適應(yīng)多姿態(tài)、多表情以及多種光照等自然環(huán)境下的人臉。 (2) 高效的有效人臉檢測、跟蹤及確認(rèn)機(jī)制：在監(jiān)控視頻中，人臉在某 些幀會(huì)出現(xiàn)模糊、嚴(yán)重遮擋而使得臉部特征嚴(yán)重缺失，此時(shí)所捕捉到的人臉已不 適合進(jìn)行識別。為此，通過建立高效的模糊及遮擋判別機(jī)制，自動(dòng)拋棄原始檢測 到的非人臉和非正常人臉，完成非連續(xù)幀多個(gè)人臉的有效跟蹤。 (3) 魯棒且具有區(qū)分度的人臉特征提取機(jī)制：考慮到校正后的人臉仍然 與原始樣本人臉存在差距，從多個(gè)尺度從校正后的歸一化人臉中提取不變性特征， 能適應(yīng)多種環(huán)境改變，同時(shí)設(shè)計(jì)特征投影空間，進(jìn)一步加強(qiáng)樣本區(qū)分度。 (4) 高速有效的識別確認(rèn)機(jī)制：為提高識別的準(zhǔn)確性，建立視頻識別序 列中正確識別確認(rèn)機(jī)制，通過 voting 方式，刪除序列中的誤識別，保留正確識 別結(jié)果。 此外，為提高系統(tǒng)對人臉表情和眼鏡等遮擋物的適應(yīng)性，正在進(jìn)行二次版本 的提升工作，目前已完成人臉表情歸正以及遮擋物自動(dòng)摘除的仿真，部分仿真結(jié)果

開發(fā)了一個(gè)高效的捕獲RNA結(jié)合蛋白雙鏈RNA底物的建庫測序技術(shù)（irCLASH）以及后續(xù)的一整套生物信息學(xué)分析方法；首次在轉(zhuǎn)錄組水平上系統(tǒng)地繪制了人類ADAR蛋白的內(nèi)源雙鏈RNA底物圖譜；揭示了決定ADAR結(jié)合效率和編輯效率的底物特征和ADAR結(jié)合長雙鏈RNA的體內(nèi)模型。       該研究利用irCLASH技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)建和分析了人類ADAR1、ADAR2及ADAR3的雙鏈RNA底物圖譜，發(fā)現(xiàn)與之前根據(jù)計(jì)算推導(dǎo)的研究設(shè)想不同，ADAR具有大量的、長距離的雙鏈RNA底物。該研究發(fā)現(xiàn)不完全互補(bǔ)配對的底物與ADAR蛋白也有很好的親和度，特別是ADAR2家族成員。研究還進(jìn)一步揭示了決定ADAR結(jié)合效率和編輯效率的底物特征。irCLASH測序技術(shù)及后續(xù)的整套生物信息學(xué)分析方法的開發(fā)為研究雙鏈RNA結(jié)合蛋白的內(nèi)源底物提供了新的工具。同時(shí)，該研究揭示的ADAR與底物相互作用及催化特性為研究人員開發(fā)高效的RNA編輯工具提供了資源寶庫及改進(jìn)方向。

1.痛點(diǎn)問題 盡管目前已有一系列臨床治療手段，但癌癥仍然是人類健康與生命安全的最主要威脅之一，大多數(shù)癌癥仍然有巨大的未滿足醫(yī)療需求。抗腫瘤藥物的研發(fā)依賴于靶點(diǎn)分子的鑒定。因此，依托于新的抑癌靶點(diǎn)，開發(fā)全新的抗腫瘤靶向藥，是當(dāng)前創(chuàng)新藥研發(fā)的前沿。現(xiàn)有藥物靶點(diǎn)主要是蛋白編碼基因，所開發(fā)藥物以靶向蛋白質(zhì)的抗體藥、小分子化合物藥為主。 長非編碼RNA（lncRNA）是近年來發(fā)現(xiàn)的一類不編碼蛋白質(zhì)的RNA分子，具有組織特異性強(qiáng)，功能復(fù)雜，種類數(shù)量大等特征。研究發(fā)現(xiàn)多個(gè)lncRNA與各種生物學(xué)過程相關(guān)，但是大多數(shù)lncRNA的生物學(xué)功能仍然未知。學(xué)術(shù)界已發(fā)現(xiàn)多個(gè)與腫瘤發(fā)生發(fā)展相關(guān)的lncRNA，但目前尚沒有靶向lncRNA的抗腫瘤藥物上市或在臨床試驗(yàn)中。鑒于lncRNA復(fù)雜、多樣化、特異性的生物學(xué)功能特征，這一大類分子有望成為新的疾病治療靶點(diǎn)庫。與已知的蛋白靶點(diǎn)相比，lncRNA研究少，易于獲得原創(chuàng)、高價(jià)值的靶點(diǎn)專利。這要求基礎(chǔ)研發(fā)工作在特定生理或疾病狀態(tài)下，從成千上萬的lncRNA中準(zhǔn)確鑒定具有核心、基礎(chǔ)生物學(xué)意義的lncRNA，并詳細(xì)解析其細(xì)胞功能與分子機(jī)制，確定其作為疾病治療靶點(diǎn)的可行性與科學(xué)基礎(chǔ)。 2.解決方案 在此前的研究中，本項(xiàng)目組以腫瘤體系為研究對象，開發(fā)了基于信息論的多組學(xué)數(shù)據(jù)挖掘與lncRNA功能預(yù)測方法流程。在多種癌癥中鑒定了具有核心生物學(xué)功能的lncRNA。例如，首次發(fā)現(xiàn)一個(gè)此前從未被研究過的lncRNA對于肝癌腫瘤細(xì)胞等高增殖率細(xì)胞的核仁結(jié)構(gòu)及功能至關(guān)重要。研究證明該lncRNA在腫瘤中特異性地高表達(dá)，并且對于腫瘤細(xì)胞的快速增殖不可或缺，因此項(xiàng)目提出以該lncRNA作為腫瘤治療靶點(diǎn)，開發(fā)抗腫瘤小核酸藥或小分子化學(xué)藥，控制肝癌發(fā)展。 項(xiàng)目技術(shù)核心是在腫瘤體系中鑒定重要lncRNA的技術(shù)流程，預(yù)期產(chǎn)品是針對一系列l(wèi)ncRNA新靶點(diǎn)的靶向藥物。 3.合作需求 1)資金需求：針對新靶點(diǎn)lncRNA的小核酸藥臨床前研發(fā)需要的資金投入，在IND申報(bào)前需約2500-5000萬元人民幣； 2)孵化資源：公司研發(fā)所需辦公及研發(fā)場地、實(shí)驗(yàn)室、計(jì)算服務(wù)器、分析與測試公共實(shí)驗(yàn)室等； 3)團(tuán)隊(duì)：生物醫(yī)藥科技公司管理團(tuán)隊(duì)、核酸藥臨床前研發(fā)團(tuán)隊(duì)、商務(wù)開發(fā)與合作團(tuán)隊(duì)、財(cái)務(wù)、法務(wù)等支持團(tuán)隊(duì)； 4)CRO公司合作：小核酸序列大規(guī)模合成、敲低效率驗(yàn)證、動(dòng)物模型、藥物毒理、藥代動(dòng)力學(xué)、免疫原性等指標(biāo)測試； 5)大型醫(yī)藥公司合作：商討未來技術(shù)轉(zhuǎn)讓方案，利用大型醫(yī)藥公司臨床開發(fā)資源，開展臨床研發(fā)合作； 6)藥物遞送平臺合作：針對小核酸藥靶向遞送需求，開展不同遞送工具的合作開發(fā)； 7)臨床醫(yī)院合作：針對臨床治療需求，開展小規(guī)模IIT臨床試驗(yàn)，準(zhǔn)備IND申報(bào)； 8)基礎(chǔ)研究合作：與lncRNA研究領(lǐng)域內(nèi)國內(nèi)外基礎(chǔ)研究團(tuán)隊(duì)合作，開發(fā)新的lncRNA靶點(diǎn)。