前列腺癌演变过程中的关键基因和模块及其作用机制

Cancer is regarded as a systems biological and controllable chronic disease. The renegade of a cell from normal to tumor is a process of systematic evolution and is caused by the accumulation of mutations and variations. To identify the key genes or modules in this process is essential to the personalized medicine of cancer researches. The proposal is based on our previous studies and we will take prostate cancer as a case study and pay more attention to the dynamic evolution and the heterogeneous properties of the cancer evolution, work for the following objectives, 1) to collect and integrative analyze the multiple Omics and clinical phenotype data, and then to build a general model for the identification of key genes or modules in a process based on bioinformatics study, dynamic simulation and network or system level modeling; 2) to apply this model to the different processes of prostate cancer development, such as the prostate cancer invasiveness, the transition of prostate cancer from androgen dependence to hormone refractory status, to identify the key genes or modules which are important to the evolution of prostate cancer; 3) to validate the prediction and computational analyses by experiments with cell line models or clinical samples and to investigate the molecular mechanism of the key genes or modules in these processes. The successful implementation of this proposal will provide insights to the prostate cancer genesis and developing, and will be helpful to the design of personalized prevention, diagnosis and targeted therapy of prostate cancer.

癌症是一个系统生物学病和可控的慢性病，从正常组织到癌变的过程是一个变异积累和系统演变的过程，了解这一过程中的关键基因和模块，对癌症的个性化和精准医学具有重要意义。本课题拟在我们前期工作的基础上，以前列腺癌为研究对象，注重癌症演变的动态过程和异质性，开展以下研究：1）通过收集和整合已有的各种组学数据和前列腺癌的个性化临床表型信息，运用生物信息学工具、动力学模拟、网络和系统分析方法，建立寻找癌症演变过程中关键基因（或模块）的模型；2）将此模型应用到前列腺癌、寻找前列腺癌发生、发展（如前列腺癌激素依赖特性的转变）和侵袭等过程中的关键基因或模块；3）结合分子生物学实验，利用细胞模型、临床标本和临床数据来验证和改进模型，并探讨这些关键基因或模块在前列腺癌演变过程中所起的作用和分子机制，从而为前列腺癌的个性化预防、诊断与精准治疗提供科学依据。

项目的背景：.癌症是一个系统生物学病和可控的慢性病，从正常组织到癌变的过程是一个变异积累和系统演变的过程，了解这一过程中的关键基因和模块、保护和风险相关的个性化生活习惯，对于疾病的诊断、防控和癌症的个性化精准医学具有重要意义。.主要研究内容：.以前列腺癌为研究对象，注重癌症演变的动态过程和异质性，研究了多种组学数据收集融合的标准；建立了癌症标记物相关的知识库；建立了基于网络结构的生物标记物发现的模型和软件；将建立的模型在前列腺癌等疾病中进行了验证。.重要结果：.1)通过多组学知识融合，整合各种指南和标准、建立了前列腺癌数据收集的标准，建立了前列腺癌本体（包括前列腺癌生活习惯本体）；2) 通过收集和整合已有的各种数据，建立了相关癌症标记物数据库、前列腺癌生活习惯数据库; 3) 运用生物信息学工具、网络和系统分析方法，建立了寻找癌症演变过程中关键基因(或模块)的模型和如软件；4）将此模型和软件应用到前列腺癌等疾病、用于寻找癌症发生、发展过程中的关键基因或模块、并结合实验验证了相关的标记物功能。 .关键数据： .1.Prostate Cancer Ontology (前列腺癌本体): http://bioportal.bioontology.org/ontologies/PCAO; .2.Prostate Cancer Lifestyle Ontology (前列腺癌生活习惯本体) : https://bioportal.bioontology.org/ontologies/PCALION/.3.miRNA生物标志物识别软件MiRNA-BD（http://www.sysbio.org.cn/mirna-bd/）.4.前列腺癌相关生活习惯数据库：PCaLiStDB（http://www.sysbio.org.cn/pcalistdb/）.科学意义：.以前列腺癌为切入点，建立了系统的数据标准、数据库和模型算法，为癌症的精准医疗和防控提供了科学依据和相关的信息学工具。