Multi-omics Big Data Analysis
多组学大数据分析
以转录组学、蛋白组学、代谢组学为代表的大规模组学数据不断累积，其中蕴含着大量的与特定疾病、器官、组织相关的信息。但是如何高效地整合多组学数据并用于解读其中包含的信息和知识，目前还没有统一的方法。我们试图使用深度学习的范式深入地处理相关数据，理解环境暴露和其他因素对于健康的影响，以及相关生物学机制，例如基因组差异、表观遗传图景、转录翻译水平改变等等。

基于人工智能工具预测PM2.5介导新冠传播的可能通路


基于环境健康暴露的单细胞转录组学数据，我们训练人工智能模型实现污染暴露分类，并在模型中通过对基因的扰动分析推断环境健康暴露的关键通路和分子机制。此外，通过整合海量的单细胞转录组学数据，我们可以推理环境暴露与各种疾病结局在转录层面上的相似性和潜在机制，为流行病学、毒理学、生物科学提供工具和知识。以PM2.5暴露为例，我们通过整合PM2.5暴露的单细胞转录组atlas并训练AI模型，发现PM2.5与COVID-19疾病的潜在关联。随后我们使用多种实验和数据结合的手段验证了这一结论。

高温暴露对焦虑抑郁的影响和机制——来自随机对照试验的证据


该研究是一个交叉随机对照试验。根据前期根据中国家庭小组研究（CFPS）和欧洲中期天气预报中心大气再分析（ERA5）数据库的流行病学分析，我们认为由于热暴露是影响心理健康的主要因素。根据前期分析结果我们设定热暴露干预温度和持续时间，我们从清华大学招募了20名学生，随机分为两组。结果发现高温引起机体大脑焦虑水平上升，其机制可能是通过高温诱导神经递质释放紊乱激活HPA轴诱导炎症反应引起焦虑，相关结果在《Environment International》上发表。

中暑诱导大脑皮层受损的机制——来自多组学的证据


为了应对全球气温上升和极端高温事件的增加，中暑已成为一个重大问题。我们研究发现大脑皮层的前扣带皮层（ACC）特别容易受到高温中暑引起的损伤。并采用多组学技术的组合进行了高通量筛选高温中暑诱导的大脑皮层损伤有关的物质，研究结果表明大脑皮层内活性氧（ROS）和炎症因子的增加引发氧化应激反应，导致线粒体通透性过渡孔（MPTP）异常打开，Tomm40下调导致线粒体蛋白运输中断，最终导致线粒体功能障碍。且Tomm40成为中暑诱导的大脑皮层损伤的潜在分子靶点。本研究发表在《Science of the Total Environment》上，并为预防和治疗中暑提供了新的见解和生物标志物和制定有效的环境政策提供基础。