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第一天

微生物多组学简介

1. 微生物学基本概念

2. 微生物学常用分析介绍

3. 代谢组学基本概念及检测方法

4. 转录组学基本概念及检测方法

5. 机器学习基本概念介绍

R 语言简介及实操

1． R 语言概述

2． R 软件及 R 包安装

3． R 语言语法及数据类型

4． 条件语句

5． 循环

6． 函数

7． 常用的机器学习和微生物多组学数据分析相关 R 包介绍

第二天

微生物多组学相关数据库介绍及数据检索

1. 肠道微生物 + 代谢数据库

2. Curated Metagenomic Data

3. IBDMDB 数据库

4. GEO 数据库

微生物多组学应用案例分享

1． 利用机器学习基于微生物组学 + 代谢组学数据预测样本类型

2． 整合微生物组学数据和代谢组学数据鉴定疾病相关模块

3． 肿瘤研究中微生物组学 + 宿主转录组学 + 免疫联合分析

4． 基于微生物组学数据 + 转录组数组 + 代谢组数据纵向集成分析

第三天（实操）

零代码微生物多组学整合和网络可视化分析工具介绍和使用

1． 数据上传（支持 8 种不同类型的数据，包括微生物，代谢，基因，蛋白等）

2． 根据数据类型选择相应的数据库

3． 构建网络

4． 可视化

零代码微生物组 - 代谢组网络分析工具介绍和使用

1. 构建菌群和代谢模型

2. 使用代谢模型计算微生物对代谢物的贡献

3. 计算群落水平的代谢潜能分值，使用回归模型评估潜能分值在不同样本中的差异

4. 可视化特征微生物对特定代谢物的影响，并寻找关键微生物

零代码微生物组学和代谢组学相关性分析工具介绍和使用

1. 1.组学内相关性分析

2. 2.组学间相关性分析

3. 3.多组学整合分析

4. 4.多组学网络分析

5. 5.结果可视化

第四天（实操 + 复现）

利用机器学习基于微生物组学 + 代谢组学数据预测样本类型

1. α -diversity ，β -diversity 分析

2. 饮食与代谢物的动态关联分析

3. 微生物组差异与疾病特异性分析

4. 多组学因子分析

5. 菌群功能与代谢表型关联分析

6. 整合微生物组学数据和代谢组学数据预测样本类型

整合微生物组学和代谢组学数据鉴定疾病相关模块

1. 微生物组学和代谢组学数据整合

2. 鉴定疾病相关的多组学模块

3. 模块交集分析

4. 利用机器学习基于模块预测疾病状态

5. 重要模块分析

第五天（实操 + 复现）

肿瘤研究中微生物组学，宿主转录组学和免疫联合分析

1. 微生物组学分析

2. 转录组学分析，差异表达基因鉴定

3. 通过 CCA 方法对微生物组学数据和宿主转录组学数据进行关联分析

4. 微生物免疫关联分析

基于微生物组学数据，转录组数组和代谢组数据纵向集成分析

1. 肠道微生物组成分析

2. 微生物组和代谢组联合分析

3. 代谢组学和转录组学进行整合分析

4. 微生物组 - 宿主互作分析

课程目标

1. 了解微生物多组学相关概念

2. 了解机器学习相关概念和常用的机器学习模型

3. 了解 R 语言

4. 掌握常用的微生物多组学数据分析以及机器学习相关 R 包的使用

5. 掌握微生物组学 / 代谢组学 / 宿主转录组学联合分析思路和方法

6. 复现 SCI 文章

第一天

一． 基因编辑工具介绍

1. 正本清源：基因编辑和转基因

a) 解析基因编辑与转基因的本质区别，讨论两种技术的监管差异

2. 基因编辑工具先驱 -ZFNs 和 TALENs

a) 早期基因编辑工具的设计原理、优缺点及历史贡献

3. CRISPR 系统家族介绍

a) 从细菌免疫系统到基因编辑工具的演变，各类型 Cas 蛋白的分类

4. CRISPR-Cas9 的工作原理

a) sgRNA 与 DNA 结合机制、 PAM 识别、双链断裂修复途径

5. CRISPR-Cas9 介导基因敲除与敲入

a) 通过 NHEJ 和 HDR 两种修复途径实现的不同编辑效果

6. CRISPR-Cas12 、 13 的工作原理

a) RNA 靶向编辑与诊断应用潜力

7. 新型 CRISPR 系统

a) CasΦ 、小型 Cas 蛋白 CasMINI 等

b) 高保真 Cas9 变体 SpCas9-HF 、 eSpCas9 等

8. 基因克隆相关技术简介

a) 质粒设计、 PCR 、限制性酶切、连接等基础技术

9. Snapgene 软件使用实操

a) 质粒图谱设计、引物设计、虚拟克隆与测序分析

第二天

1. CRISPR-Cas9 系统敲除载体构建实操

a) sgRNA 设计相关注意事项

i. PAM 位点选择、脱靶预测、 GC 含量考量、二级结构避免

b) 辅助工具推荐， CRISPick 、 CHOPCHOP 、基于深度学习的 sgRNA 预测工具等

c) 常规的构建方案

i. 从 oligo 合成到完整载体的详细流程，常见问题解决

d) 测序原理简介

i. Sanger 测序与高通量测序技术原理，应用选择

e) 测序数据分析

2. 多基因编辑原理

a) 同时编辑多个基因的策略选择，提高编辑效率的方法

b) 多重靶点设计与互相干扰避免策略

3. 多基因编辑载体构建实操

a) 多 sgRNA 串联策略

b) 多启动子设计策略与表达平衡考量

4. CRISPRa/CRISPRi （基因激活与基因抑制）

a) dCas9-PVPR 系统介绍，工作原理详解

b) dCas9-VP64/GI/SAM 基因激活系统介绍

c) 基因编辑招募系统介绍（ Suntag/Moontag ）

5. CRISPR 系统的‘另类’应用

第三天

1. CBE 系统的原理及其应用

a) CBE 系统进化过程总结，从 BE1 到最新 CBE 系统的演进历程与性能提升

b) 基因组 CBE 编辑（植物育种 / 基因功能研究 / 临床治疗）

c) 细胞器 CBE 编辑工具介绍，线粒体 / 叶绿体编辑特殊挑战与解决方案

d) CBE 系统的脱靶效应， RNA 脱靶与 DNA 脱靶检测与避免策略

e) 新型 CBE 系统，各种改进版本对比与选择指南

2. ABE 系统的原理及其应用

a) PACE 和 PANCE 人工定向蛋白进化系统介绍及其他常规的蛋白进化技术

b) 大肠杆菌正交进化系统

c) ABE 系统的进化过程总结， ABE1.x 到 ABE8.x 性能参数对比

d) ABE 系统的‘另类’应用， ABE 系统如何实现 C 编辑、剪接调控等非常规功能

3. 双碱基编辑系统

a) SWISS/STEME/A&C-BEmax/SPACE/ACBE ，各种双碱基编辑系统的设计原理与适用场景

b) 双碱基编辑系统改造总结

4. 其他类型的碱基编辑系统

a) 糖基化酶介导碱基编辑，新型编辑机制与应用潜力

b) CGBE 、 AYBE 、