文章发表 | 癌症ncRNA协同调控模式建模

癌症是一大类复杂疾病，涉及不可控的癌细胞生长、扩散和组织浸润。癌症是全球第二大死亡原因，严重威胁着人类的生命和健康。一般来说，癌症是一种多基因而非单基因疾病，其发病机制是由多基因协同调控引起的。揭示基因协同调控与肿瘤之间的关联/因果关系，对于探索癌症的发病机制以及癌症的个性化诊断和治疗具有重要意义。

根据基因的蛋白质编码能力，RNA大致分为编码RNA和非编码RNA（ncRNA）。 虽然ncRNA不能编码蛋白质，但它们可以调控数千种编码RNA（即信使RNA，mRNA）的表达。越来越多的证据表明，ncRNA在癌症的发生、发展、诊断和治疗中发挥着重要作用。此外，ncRNA可以提高网络医学的广度和预测精度。调控因子ncRNA为探索癌症的发生和发展提供了新的见解，并为癌症的诊断和预防治疗开辟了新的策略，这并不奇怪。然而，关于ncRNA在癌症中的调控机制及其作为生物标志物作用的研究尚处于初级阶段，这限制了其在癌症诊断中的适用性，也凸显了构建可用于癌症的ncRNA调控模型的必要性。

多组学数据（即下一代测序、单细胞测序和空间转录组测序产生的数据）的大量积累和ncRNA研究的紧迫性直接引发了生物信息学方法、工具和数据库在ncRNA领域的广泛发展和应用。这些计算方法、工具和数据库范围从ncRNA鉴定、ncRNA-疾病关联/因果关系预测到ncRNA调控推断。在多组学数据的推动下，新兴的计算机方法、工具和数据库被设计出来并服务于ncRNA的潜在临床应用，例如ncRNA疗法和ncRNA诊断。

基于此，我们首先回顾了癌症关联的ncRNA数据库和工具。然后，我们提出了相关的计算方法或工具来对ncRNA在癌症中的直接和间接调控进行建模。由于ncRNA通常以协同调控的形式执行特定的生物学功能（包括协同互作（图1）和协同竞争（图2）），因此我们进一步介绍了ncRNA在癌症中协同调控的计算方法或工具。

图1 ncRNA协同互作示意图。(a)个体协同作用。(b)群体协同作用。如果ncRNA（miRNA、lncRNA、circRNA、伪基因、piRNA或其他ncRNA）以个体或群体协同作用的形式抑制靶mRNA的表达，通常会导致靶mRNA降解 

图2 ncRNA协同竞争示意图。(a)个体协同竞争。(b)群体协同竞争。ncRNA （lncRNA、circRNA、假基因或其他ncRNA）作为ceRNA与靶标mRNA竞争。如果ceRNA在个体或群体竞争中获胜，靶标mRNA将被释放并翻译成蛋白质。如果ceRNA失去个体或群体竞争，靶标mRNA将被降解

本质上，癌症是多基因协同调控的多基因易感性疾病。随着人类基因组非编码区研究的不断深入，ncRNA在癌症发病机制中发挥着越来越重要的作用。从分子水平上看，ncRNA往往以协同的形式来实施许多重要的生物学过程，要理解ncRNA协同调控机制，就需要对ncRNA协同调控进行建模。因此，我们回顾了癌症相关ncRNA的数据库和工具，现有的ncRNA调控模式建模工具或方法，以及目前ncRNA在癌症中的协同调控建模的方法或工具。对于ncRNA在癌症中的协同调控推断，未来需要解决几个挑战：

•整合异构数据(例如：推断ncRNA协同调控的ncRNA与靶基因之间的因果关系)

•将ncRNA协同调控与癌症联系起来

•验证预测的ncRNA协同调控

•ncRNA协同调控的临床应用

•确定癌症与正常情况或不同癌症类型之间的动态ncRNA协同调控

•建模更高分辨率的ncRNA协同调控，例如，从bulk水平转移到细胞类型水平，甚至单细胞水平 

总之，尽管未来在癌症ncRNA协同调控模式建模方面存在一些挑战，但我们相信，准确预测ncRNA协同调控将有助于癌症生物标志物发现、癌症免疫调节、癌症亚型分类、癌症药物开发和个性化医疗等研究。 

参考文献

[1] Zhang, J., Xiong, C., Wei, X., Yang, H., Zhao, C. (2025). Modeling ncRNA Synergistic Regulation in Cancer. In: Lai, X., Gupta, S., Vera Gonzalez, J. (eds) Computational Biology of Non-Coding RNA. Methods in Molecular Biology, vol 2883. Humana, New York, NY. https://doi.org/10.1007/978-1-0716-4290-0_17 

以往推荐如下：

1. 分子生物标志物数据库MarkerDB

2. 细胞标志物数据库CellMarker 2.0

3. 细胞发育轨迹数据库CellTracer

4. 人类细胞互作数据库：CITEdb

5. ​EMT标记物数据库：EMTome

6. EMT基因数据库：dbEMT

7. ​EMT基因调控数据库：EMTRegulome

8. RNA与疾病关系数据库：RNADisease v4.0

9. RNA修饰关联的读出、擦除、写入蛋白靶标数据库：RM2Target

10. 非编码RNA与免疫关系数据库：RNA2Immune

11. 值得关注的宝藏数据库：CNCB-NGDC

12. 免疫信号通路关联的调控子数据库：ImmReg

13. 利用药物转录组图谱探索中药药理活性成分平台：ITCM

14. AgeAnno：人类衰老单细胞注释知识库

15. 细菌必需非编码RNA资源：DBEncRNA

16. 细胞标志物数据库：singleCellBase

17. ​实验验证型人类miRNA-mRNA互作数据库综述

18. 肿瘤免疫治疗基因表达资源：TIGER

19. 基因组、药物基因组和免疫基因组水平基因集癌症分析平台：GSCA

20. 首个全面的耐药性信息景观：DRESIS

21. 生物信息资源平台：bio.tools

22. 研究资源识别门户：RRID

23. 包含细胞上下文信息的细胞互作数据库：CCIDB

24. HMDD 4.0：miRNA-疾病实验验证关系数据库

25. LncRNADisease v3.0：lncRNA-疾病关系数据库更新版

26. ncRNADrug：与耐药和药物靶向相关的实验验证和预测ncRNA

27. CellSTAR：单细胞转录基因组注释的综合资源

28. RMBase v3.0：RNA修饰的景观、机制和功能

29. CancerProteome：破译癌症中蛋白质组景观资源

30. CROST：空间转录组综合数据库

31. FORGEdb：候选功能变异和复杂疾病靶基因识别工具

32. Open-ST：3D高分辨率空间转录组学

33. ​CanCellVar：人类癌症单细胞变异图谱数据库

34. dbCRAF：人类癌症中放射治疗反应调控知识图谱

35. DDID：饮食-药物相互作用综合资源可视化和分析

36. SCancerRNA：肿瘤非编码RNA生物标志物的单细胞表达与相互作用资源

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