Oh, Jaeseong;Yi, Sojeong;Gu, Namyi;Shin, Dongseong;Yu, Kyung-Sang;Yoon, Seo Hyun;Cho, Joo-Youn;Jang, In-Jin
Genomics & Informatics
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v.16
no.3
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pp.52-58
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2018
In this report, we present a case study of how pharmacogenomics and pharmacometabolomics can be useful to characterize safety and pharmacokinetic profiles in early phase new drug development clinical trials. During conducting a first-in-human trial for a new molecular entity, we were able to determine the mechanism of dichotomized variability in plasma drug concentrations, which appeared closely related to adverse drug reactions (ADRs) through integrated omics analysis. The pharmacogenomics screening was performed from whole blood samples using the Affymetrix DMET (Drug-Metabolizing Enzymes and Transporters) Plus microarray, and confirmation of genetic variants was performed using real-time polymerase chain reaction. Metabolomics profiling was performed from plasma samples using liquid chromatography coupled with quadrupole time-of-flight mass spectrometry. A GSTM1 null polymorphism was identified in pharmacogenomics test and the drug concentrations was higher in GSTM1 null subjects than GSTM1 functional subjects. The apparent drug clearance was 13-fold lower in GSTM1 null subjects than GSTM1 functional subjects (p < 0.001). By metabolomics analysis, we identified that the study drug was metabolized by cysteinylglycine conjugation in GSTM functional subjects but those not in GSTM1 null subjects. The incidence rate and the severity of ADRs were higher in the GSTM1 null subjects than the GSTM1 functional subjects. Through the integrated omics analysis, we could understand the mechanism of inter-individual variability in drug exposure and in adverse response. In conclusion, integrated multi-omics analysis can be useful for elucidating the various characteristics of new drug candidates in early phase clinical trials.
The explosive growth of next-generation sequencing data has resulted in ultra-large-scale datasets and ensuing computational problems. In Korea, the amount of genomic data has been increasing rapidly in the recent years. Leveraging these big data requires researchers to use large-scale computational resources and analysis pipelines. A promising solution for addressing this computational challenge is cloud computing, where CPUs, memory, storage, and programs are accessible in the form of virtual machines. Here, we present a cloud computing-based system, Bio-Express, that provides user-friendly, cost-effective analysis of massive genomic datasets. Bio-Express is loaded with predefined multi-omics data analysis pipelines, which are divided into genome, transcriptome, epigenome, and metagenome pipelines. Users can employ predefined pipelines or create a new pipeline for analyzing their own omics data. We also developed several web-based services for facilitating downstream analysis of genome data. Bio-Express web service is freely available at https://www. bioexpress.re.kr/.
CD8+ T cells are activated by TCRs that recognize specific cognate Ags, while NK-cell activation is regulated by a balance between signals from germline-encoded activating and inhibitory NK receptors. Through these different processes of Ag recognition, CD8+ T cells and NK cells play distinct roles as adaptive and innate immune cells, respectively. However, some human CD8+ T cells have been found to express activating or inhibitory NK receptors. CD8+ T-cell populations expressing NK receptors straddle the innate-adaptive boundary with their innate-like features. Recent breakthrough technical advances in multi-omics analysis have enabled elucidation of the unique immunologic characteristics of these populations. However, studies have not yet fully clarified the heterogeneity and immunological characteristics of each CD8+ T-cell population expressing NK receptors. Here we aimed to review the current knowledge of various CD8+ T-cell populations expressing NK receptors, and to pave the way for delineating the landscape and identifying the various roles of these T-cell populations.
Organophosphorus (OP) pesticides, particularly malathion, parathion, diazinon, and chlorpyrifos, are widely used in both agricultural and residential contexts. This refractory quality is shared by certain organ phosphorus insecticides, and it may have unintended consequences for certain non-target soil species. Bioremediation cleans organic and inorganic contaminants using microbes and plants. Organophosphate-hydrolyzing enzymes can transform pesticide residues into non-hazardous byproducts and are increasingly being considered viable solutions to the problem of decontamination. When coupled with system analysis, the multi-omics technique produces important data for functional validation and genetic manipulation, both of which may be used to boost the efficiency of bioremediation systems. RNA-guided nucleases and RNA-guided base editors include zinc-finger nucleases (ZFNs), transcription activator-like effector nucleases (TALENs), and clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR), which are used to alter genes and edit genomes. The review sheds light on key knowledge gaps and suggests approaches to pesticide cleanup using a variety of microbe-assisted methods. Researches, ecologists, and decision-makers can all benefit from having a better understanding of the usefulness and application of systems biology and gene editing in bioremediation evaluations.
Chronic liver disease progresses through several stages, fatty liver, steatohepatitis, cirrhosis, and eventually, it leads to hepatocellular carcinoma (HCC) over a long period of time. Since a large proportion of patients with HCC are accompanied by cirrhosis, it is considered to be an important factor in the diagnosis of liver cancer. This is because cirrhosis leads to an irreversible harmful effect, but the early stages of chronic liver disease could be reversed to a healthy state. Therefore, the discovery of biomarkers that could identify the early stages of chronic liver disease is important to prevent serious liver damage. Biomarker discovery at liver cancer and cirrhosis has enhanced the development of sequencing technology. Next generation sequencing (NGS) is one of the representative technical innovations in the biological field in the recent decades and it is the most important thing to design for research on what type of sequencing methods are suitable and how to handle the analysis steps for data integration. In this review, we comprehensively summarized NGS techniques for identifying genome, transcriptome, DNA methylome and 3D/4D chromatin structure, and introduced framework of processing data set and integrating multi-omics data for uncovering biomarkers.
Objective: With the rapid development of proteomics sequencing and RNA sequencing technology, multi-omics analysis has become a current research hotspot. Our previous study indicated that Xinjiang brown cattle have better meat quality than Kazakh cattle. In this study, Xinjiang brown cattle and Kazakh cattle were used as the research objects. Methods: Proteome sequencing and RNA sequencing technology were used to analyze the proteome and transcriptome of the longissimus dorsi muscle of the two breeds of adult steers (n = 3). Results: In this project, 22,677 transcripts and 1,874 proteins were identified through quantitative analysis of the transcriptome and proteome. By comparing the identified transcriptome and proteome, we found that 1,737 genes were identified at both the transcriptome and proteome levels. The results of the study revealed 12 differentially expressed genes and proteins: troponin I1, crystallin alpha B, cysteine, and glycine rich protein 3, phosphotriesterase-related, myosin-binding protein H, glutathione s-transferase mu 3, myosin light chain 3, nidogen 2, dihydropyrimidinase like 2, glutamate-oxaloacetic transaminase 1, receptor accessory protein 5, and aspartoacylase. We performed functional enrichment of these differentially expressed genes and proteins. The Kyoto encyclopedia of genes and genomes results showed that these differentially expressed genes and proteins are enriched in the fatty acid degradation and histidine metabolism signaling pathways. We performed parallel reaction monitoring (PRM) verification of the differentially expressed proteins, and the PRM results were consistent with the sequencing results. Conclusion: Our study provided and identified the differentially expressed genes and proteins. In addition, identifying functional genes and proteins with important breeding value will provide genetic resources and technical support for the breeding and industrialization of new genetically modified beef cattle breeds.
Kim, Dong-Yeop;Kim, Woo Jin;Kim, Jung-Hyun;Hong, Seok-Ho;Choi, Sun Shim
Molecules and Cells
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v.42
no.4
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pp.333-344
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2019
Various genetic and environmental factors are known to be associated with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). We identified COPD-related differentially expressed genes (DEGs) using 189 samples accompanying either adenocarcinoma (AC) or squamous cell carcinoma (SC), comprising 91 normal and 98 COPD samples. DEGs were obtained from the intersection of two DEG sets separately identified for AC and SC to exclude the influence of different cancer backgrounds co-occurring with COPD. We also measured patient samples named group 'I', which were unable to be determined as normal or COPD based on alterations in gene expression. The Gene Ontology (GO) analysis revealed significant alterations in the expression of genes categorized with the 'cell adhesion', 'inflammatory response', and 'mitochondrial functions', i.e., well-known functions related to COPD, in samples from patients with COPD. Multi-omics data were subsequently integrated to decipher the upstream regulatory changes linked to the gene expression alterations in COPD. COPD-associated expression quantitative trait loci (eQTLs) were located at the upstream regulatory regions of 96 DEGs. Additionally, 45 previously identified COPD-related miRNAs were predicted to target 66 of the DEGs. The eQTLs and miRNAs might affect the expression of 'respiratory electron transport chain' genes and 'cell proliferation' genes, respectively, while both eQTLs and miRNAs might affect the expression of 'apoptosis' genes. We think that our present study will contribute to our understanding of the molecular etiology of COPD accompanying lung cancer.
EGR1 (early growth response 1) is dysregulated in many cancers and exhibits both tumor suppressor and promoter activities, making it an appealing target for cancer therapy. Here, we used a systematic multi-omics analysis to review the expression of EGR1 and its role in regulating clinical outcomes in breast cancer (BC). EGR1 expression, its promoter methylation, and protein expression pattern were assessed using various publicly available tools. COSMIC-based somatic mutations and cBioPortal-based copy number alterations were analyzed, and the prognostic roles of EGR1 in BC were determined using Prognoscan and Kaplan-Meier Plotter. We also used bc-GenEx-Miner to investigate the EGR1 co-expression profile. EGR1 was more often downregulated in BC tissues than in normal breast tissue, and its knockdown was positively correlated with poor survival. Low EGR1 expression levels were also associated with increased risk of ER+, PR+, and HER2- BCs. High positive correlations were observed among EGR1, DUSP1, FOS, FOSB, CYR61, and JUN mRNA expression in BC tissue. This systematic review suggested that EGR1 expression may serve as a prognostic marker for BC patients and that clinicopathological parameters influence its prognostic utility. In addition to EGR1, DUSP1, FOS, FOSB, CYR61, and JUN can jointly be considered prognostic indicators for BC.
KIPS Transactions on Software and Data Engineering
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v.10
no.12
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pp.547-554
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2021
Cancer patients can have different kinds of cancer driver genes, and identification of these patient-specific cancer driver genes is an important step in the development of personalized cancer treatment and drug development. Several bioinformatic methods have been proposed for this purpose, but there is room for improvement in terms of accuracy. In this paper, we propose NPD (Network based Patient-specific Driver gene identification) for identifying patient-specific cancer driver genes. NPD consists of three steps, constructing a patient-specific gene network, applying the modified PageRank algorithm to assign scores to genes, and identifying cancer driver genes through a score comparison method. We applied NPD on six cancer types of TCGA data, and found that NPD showed generally higher F1 score compared to existing patient-specific cancer driver gene identification methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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