《发育与癌症信息学》教学大纲(本科).pdf

134 发育与癌症信息学 一、课程简介 发育与癌症信息学是发育生物学与生物信息学相结合的交叉学科。发育是有机体生命现象的变化发展，是有机体不断自我构建和自我组织的过程。发育生物学作为当代生命科学研究最活跃的领域之一，能够将分子生物学、细胞生物学、遗传学、生物化学等多种学科汇集一起，综合运用，揭示生命发育的本质规律；结合生物信息学科，能够系统地揭示受精和早期胚胎发育、衰老肿瘤发生发展等发育生物过程的机制。本课程的教学任务是使学生熟悉发育生物学的基本概念，牢固掌握基本原理，并能初步用于解释生物发育中出现的一些现象。在学习和掌握发育和癌症信息学知识的过程中，要求学生将所学过的其他相关学科，如分子生物学、细胞生物学、生物信息等知识融会贯通，串联整合形成完整的知识体系。二、理论教学内容 1.绪论 掌握内容：发育的基本过程；发育的基本机制；研究发育生物学的模式生物。了解内容：发育生物学的研究历史。2.生殖细胞的发生与结构 掌握内容：精子的发生；卵子的发生。了解内容：生殖质与原生殖细胞。3.受精作用 掌握内容：生殖细胞的结构；受精过程。了解内容：受精后卵质的重排。4.卵裂与囊胚形成 掌握内容：卵裂细胞周期及调控；细胞质分裂。了解内容：完全卵裂；不完全卵裂。5.原肠作用 掌握内容：哺乳类的原肠作用；胚轴的建立。了解内容：海胆、两栖类、鸟类的原肠作用。6.神经胚与三胚层的早期分化 掌握内容：外胚层的分化；神经管的形成；体节分化的基因调控。了解内容：神经嵴；中胚层分化；体节分化的诱导作用。7.衰老信息学 掌握内容：衰老机制学说基本思想；衰老系统生物学的四种研究方法；衰老的九大特征、衰老相关的疾病的信息学研究。了解内容：衰老的概念及衰老基因数据库。8.癌症信息学 掌握内容：癌症定义，癌基因组。了解内容：癌基因组背景知识，下载癌基因组数据，生物信息学在癌症研究中的应用。9.癌症组学数据分析及网络分析 掌握内容：基于癌基因组和分子网络数据识别癌相关功能模块；表观遗传组学数据处理、分析及功能模块构建；转录调控网络分析及调控网络模型；non-coding RNA调控网络模型构建与癌相关通路识别；多维组学整合方法及网络构建。了解内容：癌症特征通路，癌相关功能模块间共扰动关系，基于生物学通路和癌基因组数据 135 识别癌相关基因；网络模块的生物学解读及识别甲基化模块的优势；mRNA组学的分析方法及应用；non-coding RNA类型及数据资源；多维组学与分子网络的研究进展。三、实验教学内容 1.识别帕金森疾病相关的衰老基因标志 基本内容：利用帕金森患者的基因表达谱数据，识别与帕金森疾病相关的基因及衰老基因；分析帕金森疾病相关衰老基因的功能及其调控网络，识别在帕金森疾病发生过程中的关键基因。基本要求：GEO数据库中下载帕金森疾病相关的表达谱原始数据，预处理；衰老数据库中下载衰老基因；利用统计学检验方法，识别帕金森疾病相关基因及衰老相关基因。构建衰老基因与帕金森疾病相关基因的调控网络，识别网络关键基因。2.识别乳腺癌共改变模块 基本内容：基于TCGA高通量突变数据和蛋白质互作数据，识别乳腺癌显著共改变的模块。基本要求：下载TCGA突变数据，构建突变谱，下载蛋白质互作数据，开发算法识别网络中 显著共改变模块，并进行功能富集分析。四、参考资料 发育生物学第一版.安利国主编.科学出版公司.2010年11月出版 肿瘤信息学第一版.徐鹰主编.科学出版社.2017年7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 绪论 2 2 0 2 生殖细胞的发生与结构 2 2 0 3 受精过程 2 2 0 4 卵裂方式与囊胚形成 2 2 0 5 卵裂机制 2 2 0 6 哺乳动物的原肠作用、胚轴的建立 2 2 0 7 神经胚与三胚层的早期分化 2 2 0 8 衰老绪论 2 2 0 9 衰老的特征 6 2 4 10 衰老疾病的组学分析 8 2 6 11 癌症信息学 2 2 0 12 癌基因组学及网络数据分析 4 2 2 13 癌表观遗传组学及网络数据分析 4 2 2 14 癌转录组学及多维组学整合分析 8 2 6 合计 48 28 20