在生物醫(yī)學(xué)研究中，研究者往往需要回答這樣一些問題：為什么所研究系統(tǒng)中的某組基因表達(dá)量會(huì)上調(diào)（或下調(diào)）？這些基因的變化是否是由于啟動(dòng)子的影響？傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)錄組分析通常是將差異表達(dá)基因映射到本體論類別（ontological categories），以此揭示差異表達(dá)基因的影響，這里我們要介紹的方法則與此不同。

Upstream Analysis（上游分析）屬于一種因果分析方法，基于差異表達(dá)基因（DEG）列表進(jìn)行分子之間啟動(dòng)子-通路分析。（例如，用戶可以通過geneXplain平臺(tái)從原始數(shù)據(jù)中提取差異表達(dá)基因）。分析過程包括兩個(gè)主要步驟：

01啟動(dòng)子分析

首先，基于基因序列上位置特異性評(píng)分或位置權(quán)重矩陣（PSSM或PWM）數(shù)據(jù)庫（即TRANSFAC數(shù)據(jù)庫），將差異表達(dá)基因的所有啟動(dòng)子中（Yes集）以及從陰性對照集（No集）中潛在的轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位點(diǎn)（TFBS）鑒定出來。并且通過檢索差異調(diào)節(jié)基因的啟動(dòng)子，分析潛在的轉(zhuǎn)錄因子（TF）結(jié)合位點(diǎn)及其組合，從中找出一組可能調(diào)控這些差異表達(dá)基因的轉(zhuǎn)錄因子。

02通路分析

從“啟動(dòng)子分析”中得出的一組轉(zhuǎn)錄因子可能對觀察到的這組差異表達(dá)基因存在不同的調(diào)控作用。TRANSPATH數(shù)據(jù)庫包含調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子活性的相關(guān)信號(hào)級(jí)聯(lián)信息（如下圖），因此十分適用于此分析。

通過重建已知能激活先前假設(shè)的轉(zhuǎn)錄因子的通路，即可看到這些通路交匯處的分子就能作為研究分子條件過程的潛在主調(diào)節(jié)因子。

geneXplain平臺(tái)的致病性上游分析方法可以應(yīng)用于毒理學(xué)數(shù)據(jù)集，例如揭示萘對肝和肺組織毒性作用的主要調(diào)節(jié)因子，這些調(diào)節(jié)因子明顯與腫瘤發(fā)生和凋亡過程有關(guān)。

此外，也有研究人員將這種方法應(yīng)用于轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)和表觀基因組學(xué)的復(fù)雜多組學(xué)數(shù)據(jù)集。例如有研究借此確定了對抗癌癥細(xì)胞甲氨蝶呤（MTX）化療誘導(dǎo)耐藥性的潛在藥物靶點(diǎn)：TGFalpha、IGFBP7、alpha9-integrin，并鑒定出相關(guān)化合物：扎達(dá)維林和二氟丙酮。

Upstream Analysis優(yōu)勢：

? 獲得序列中潛在調(diào)控元件的綜合性概述。

? 使用位置權(quán)重矩陣的小型庫進(jìn)行快速、即時(shí)的分析。

? 充分發(fā)揮TRANSFAC數(shù)據(jù)庫的潛力。

??自動(dòng)生成復(fù)雜的啟動(dòng)子模型。

? 產(chǎn)生轉(zhuǎn)錄因子作用于特定共調(diào)控啟動(dòng)子的高質(zhì)量假設(shè)。

?? 搜索其他適合用戶啟動(dòng)子模型的基因。

來自原廠的Alexander Kel博士（geneXplain公司的CEO）定期與世界范圍內(nèi)的用戶舉辦線上交流活動(dòng)，目前已經(jīng)舉行了10余場。

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我們期待TRANSFAC數(shù)據(jù)庫、TRANSPATH數(shù)據(jù)庫和geneXplain平臺(tái)能夠?yàn)槟难芯刻泶u加瓦！