Weekly outline

    《尊重智慧財產權，請使用正版教科書，勿非法影印書籍及教材，以免侵犯他人著作權》

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  • General

  • 1. 8 September - 14 September

    為何需要基因調控？— 一個資訊學的觀點

    細胞分化作為一個「資訊狀態」問題。介紹課程所需的計算環境：R/RStudio, Bioconductor。介紹公開數據庫 (GEO, SRA, Ensembl) 的重要性。

    • 2. 15 September - 21 September

      資訊的流動：中心法則與基因註釋

      Central Dogma。生物資訊的關鍵：基因註釋 (Gene Annotation) 的格式 (GTF/GFF)，以及如何在程式中操作這些資訊。

      • 3. 22 September - 28 September

        基因的「開」與「關」：數位訊號與類比訊號

        從生物學的開關 (Operon, TF) 到數據上的訊號。介紹基因表現的測量：從類比訊號 (qPCR) 到數位訊號 (Sequencing read counts)。

        • 4. 29 September - 5 October

          生物資訊的基石：次世代定序數據 (NGS)

          NGS 原始數據格式 (FASTQ)，品質控制 (QC) 的重要性與工具 (FastQC)。介紹序列比對 (Alignment) 的概念與工具 (e.g., STAR, BWA)，以及比對結果 (BAM/SAM 格式)。

          • 5. 6 October - 12 October

            從序列到洞見：RNA-Seq 差異表現分析

            基因定量 (Quantification) 的概念。介紹計數矩陣 (Count Matrix)。使用 R/Bioconductor (e.g., DESeq2) 進行差異表現分析。火山圖 (Volcano Plot) 與熱圖 (Heatmap) 的繪製與解讀。

            • 6. 13 October - 19 October

              蛋白質層級的驗證與蛋白質體學數據

              Western Blot 作為 RNA-Seq 結果的驗證。蛋白質體學數據的特性與挑戰，與轉錄體數據整合的初步概念。

              • 7. 20 October - 26 October

                尋找調控「開關」：ATAC-Seq 數據分析

                ATAC-Seq 數據的 QC 與比對策略。Peak Calling 的原理與實作 (e.g., MACS2)。使用基因組瀏覽器 (UCSC Genome Browser) 視覺化開放染色質區域。

                • 8. 27 October - 2 November

                  誰在控制「開關」？ChIP-Seq 數據分析

                  ChIP-Seq 數據的 Peak Calling 與 QC。訊號峰的註釋 (Peak Annotation)：這個調控區域可能影響哪個基因？介紹 Motif Analysis 的概念，從序列中尋找轉錄因子的結合模式。

                  • 9. 3 November - 9 November

                    表觀遺傳學數據分析入門

                    DNA 甲基化與組蛋白修飾。介紹 Bisulfite-Seq 數據的原理與分析挑戰。如何在基因組瀏覽器上觀察表觀遺傳訊號。

                    • 10. 10 November - 16 November

                      期中複習：設計一個基因調控的計算分析流程

                      案例挑戰：給定一個生物學問題 (如藥物處理後的細胞反應)，設計一個包含 RNA-Seq 和 ATAC-Seq 的實驗，並規劃出完整的生物資訊分析流程 (從 QC 到最終出圖)。

                      • 11. 17 November - 23 November

                        基因編輯從小鼠模型到CRISPR革命

                        簡介基因編輯的歷史，從ES細胞與同源重組到CRISPR的發展

                        • 12. 24 November - 30 November

                          案例分析 I：用 TCGA 數據探索癌症基因調控

                          介紹癌症基因體圖譜 (The Cancer Genome Atlas, TCGA) 資料庫。實作一個小型專案：下載特定癌症的 RNA-Seq 數據，找出與正常組織相比的差異表現基因，並進行功能富集分析 (GO/KEGG)。

                          • 13. 1 December - 7 December

                            案例分析 II：發育過程中的動態調控網絡

                            時間序列數據 (Time-series) 的分析概念。如何整合多組學數據 (e.g., RNA-Seq + ATAC-Seq) 來推斷發育過程中的基因調控網絡。

                            • 14. 8 December - 14 December

                              案例分析 III：從全基因組定序發掘調控區突變

                              介紹全基因組定序 (WGS) 數據。如何利用 WGS 數據鑑定非編碼區 (non-coding regions) 的變異，並評估其對基因表現的潛在影響。
                              • This week

                                15. 15 December - 21 December

                                12/17

                                基因編輯的數據分析：CRISPR Screen

                                CRISPR/Cas9 不僅是編輯工具，更是篩選工具。介紹 CRISPR screen 的實驗設計與數據分析流程，如何從定序數據中找出影響細胞存活的關鍵基因。

                                • 16. 22 December - 28 December

                                  基因調控的工具化：RNAi

                                  RNAi 的原理與應用。以 RNA 為基礎的藥物開發。

                                  • 17. 29 December - 4 January

                                    未來的挑戰與展望：單細胞與空間維度

                                    單細胞 RNA-Seq (scRNA-Seq) 的數據特性與分析核心 (降維、分群)。空間轉錄體學 (Spatial Transcriptomics) 如何在組織原位保留空間資訊。AI/ML 在預測基因調控網絡中的應用。

                                    • 18. 5 January - 11 January

                                      期末考