基于生物信息学方法识别非小细胞肺癌(NSCLC)潜在治疗靶基因

本研究运用生物信息学方法识别非吸烟女性非小细胞肺癌(NSCLC)潜在的靶基因,并从分子水平探索其潜在的发病机制。从GEO数据库下载非吸烟女性非小细胞肺癌相关基因芯片数据集,经癌症组和癌旁对照组差异表达基因识别,并利用R软件对差异基因进行层次聚类分析,DAVID进行基因本体(gene ontology)和KEGG通路富集分析,STRING和Cytoscape软件构建蛋白-蛋白交互(PPI)网络,以及运用PASTAA分析,识别NSCLC相关转录因子,构建转录因子-基因共表达网络。结果表明,185个基因在NSCLC中差异表达,其中40个上调,145个下调;通过PASTAA分析识别出5个NSCLC基因相关转录因子。差异基因与胶原分解代谢过程、炎症反应的正调控等生物过程密切相关,基因的产物主要参与蛋白质细胞外基质、胶原三聚体等细胞组分,且主要发挥调节金属内肽酶活性、肝素结合和调节受体活性等分子功能;KEGG通路富集分析表明差异基因显著富集到胞外基质-受体信号通路、粘着斑信号通路、PPAR信号通和PI3K-Akt信号通路等,与非小细胞肺癌的发生发展密切相关。通过生物信息学方法,最终筛选到4个NSCLC关键基因:IL6、MMP1、COL1A1、CD36,其可能是非吸烟女性NSCLC潜在的治疗靶点。     

基于生物信息学筛选和鉴定结直肠癌关键的生物标志物

结直肠癌是世界范围内最为常见的恶性肿瘤之一,目前,关于结直肠癌的分子机制仍在不断的探索中。本文通过生物信息学方法筛选和鉴定结直肠癌关键的生物标志物。从基因表达数据库(GEO)选择了3个数据集[GSE21510(148个样本)、GSE32323(44个样本)、GSE15781(42个样本)],对差异基因的表达以及功能富集进行分析。通过建立蛋白互作网络,运用STRING和Cytoscape对分子进行分析。筛选出472个差异基因,其中上调基因212个,下调基因260个。差异基因的富集及其通路主要包括调节细胞增殖、识别受体信号通路、过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR)信号通路等。其中15个核心基因主要富集在受体蛋白信号通路、细胞表面受体信号和趋化因子信号通路上。生存分析表明,AGT、CXCL2可能参与致癌,促进癌症的转移,影响预后。通过对472个差异基因和15个核心基因的筛选识别,促癌基因AGT和CXCL2可能被视为结直肠癌的生物标志物,为结直肠癌的诊断、治疗和研究提供新的分子靶标。     

强直性脊柱炎差异表达基因的生物信息学分析

目的探讨强直性脊柱炎(AS)患者差异表达基因,并基于差异基因探讨强直性脊柱炎发病相关的可能生物学过程和信号通路。方法检索基因表达谱数据库(GEO)并筛选AS相关基因表达谱数据集。应用GEO在线分析功能GEO2R分析AS组和正常对照组的差异表达基因,用Cytoscape软件clueGO插件进行基因本体论和京都基因与基因组百科全书分析,采用String蛋白-蛋白相互作用(PPI)数据库分析差异表达基因编码蛋白间的相互作用;应用Cytoscape绘制蛋白相互作用网络图,并软件筛选信号通路关键基因分析。结果选取AS患者全血表达数据集GSE25101为研究对象,分析获得差异表达基因72个。72个差异表达基因分子功能主要为参与高迁移率族盒染色体蛋白1(HMGB1)转导机制;生物学过程主要富集于巨噬细胞迁移、骨髓细胞凋亡过程、线粒体呼吸链复合体装配、ATP合成偶联电子传输、线粒体ATP合成耦合电子输运等;细胞成分主要富集于呼吸链复合体、线粒体呼吸体等。信号通路富集于氧化磷酸化信号通路和帕金森综合征相关信号通路。PPI网络经过cytohubba插件筛选,ATP5J、NDUFS4、UQCRB、UQCRH、NDUFB3、COX7B、LSM3、ATP5EP2、ENY2、PSMA4被筛选为网络中的核心基因。结论通过生物信息学方法进行预测了AS的潜在机制,并筛选出10个潜在的与AS相关的重要分子,其中氧化磷酸化可能在AS发病机制中发挥了重要的作用。     

小儿脓毒症休克相关基因的筛选及网络构建

为探究脓毒症休克与SIRS的差异表达基因及网络的构建,筛选潜在的核心基因,从GEO数据库下载相关基因表达谱GSE26378,数据分为脓毒症休克与SIRS各29个样本,通过在线软件GCBI对其进行标准化及差异基因筛选;对差异基因进行GO分析;基于KEGG进行功能通路分析以及基因信号网络分析;差异基因共表达网络分析。结果表明:两组中总共有1 456个基因被识别为差异基因(P0.05),与SIRS组相比,脓毒症休克组中有条859条下调基因,597条上调基因。GO功能富集分析显示差异基因主要参与了细胞周期、细胞免疫、细胞代谢。KEGG功能通路分析显示差异基因主要参与了MAPK信号通路、P53信号通路、wnt信号通路、细胞凋亡信号通路,细胞周期受体信号通路等。共表达分析发现基因CCNB1、NUSAP1、OIP5、SHCBP1、ZWINT、TOP2A、DLGAP5等位于网络中央部位,而基因信号网络分析发现基因PLCB1、PIK3CA、STAT3、CAMK2D、PRKCB、CREB1位于网络核心。基因芯片分析有助于发现脓毒症休克与SIRS患儿外周血单核细胞在转录组学上的改变,而生物信息学网络分析有助于发现潜在的靶点。     

基于网络药理学联合分子对接对逍遥散干预原发性肝癌的作用机制研究

为探索逍遥散干预原发性肝癌(HCC)的作用机制。运用网络药理学的方法,通过中药系统药理学技术平台(TCMSP)网站检索逍遥散的主要活性成分及对应的作用靶点,再利用GEO数据库筛选并分析原发性肝癌的差异基因,采用Cytoscape3.7.2软件构建活性成分—靶点网络图,利用Biso Genet插件分析筛选得出PPI蛋白互作网络和PPI网络的关键节点,然后运用生物信息学的方法对关键靶点进行基因功能分析和通路富集分析。最后使用分子对接技术对化合物核心成分与关键靶点进行对接验证。通过分析得到逍遥散作用于HCC的交集基因27个,GO富集显示逍遥散的生物功能主要设涉及无机物质细胞反应、趋化因子活动、细胞周期性蛋白依赖复合物等方面;KEGG通路富集显示逍遥散影响的通路主要有细胞衰老信号通路、甾类激素生物合成信号通路、p53信号通路等。分子对接结果显示逍遥散核心成分与HCC关键靶点亲和力良好。综上逍遥散改善HCC存在多成分、多靶点和多重药理作用,为进一步研究治疗HCC提供了线索。     

基于RNA-seq研究胶质母细胞瘤中差异表达基因及蛋白相互作用网络

本研究基于RNA-seq数据分析了胶质母细胞瘤中的差异表达基因,并对差异表达基因进行了功能(GO term)和通路(KEGG)富集分析。进一步通过蛋白相互作用网络挖掘了胶质母细胞瘤的调控机理。结果表明,405个基因在肿瘤组织中差异表达(p-value≤0.05,|log FC|≥1.5),其中216个(53.3%)基因上调,189个(46.6%)基因下调。基因本体(gene ontology,GO)富集结果表明,这些差异表达基因参与了离子转运,神经冲动传递,细胞信号转导和细胞粘附等。此外,KEGG通路富集结果表明,差异基因参与了许多重要的生物学通路,包括ECM受体相互作用、黏着和钙信号等通路。进一步的蛋白相互作用网络分析鉴定了5个关键的hub基因,包括PTK2B、CDK1、FN1、CCND1和FOS。这5个关键基因对于胶质母细胞瘤的发生和发展可能起到了关键作用,可以作为潜在的调控位点和筛选的标志物。     

红鳍东方鲀不同生长时期脑和肌肉的转录组比较分析

红鳍东方鲀(Takifugu rubripes)是中国北方重要的海水养殖鱼类.本研究通过Illumina测序技术对13月龄和15月龄红鳍东方鲀的脑组织和肌肉组织共12个样本进行了转录组测序与分析.结果表明:在脑组织样本中平均共得到5 510万条原始reads,在肌肉组织样本中平均共得到5 482万条原始reads.在15月龄相对13月龄脑(BB15 vs BB13)中筛选到554个差异基因,其中234个上调表达基因,320个下调表达基因.15月龄相对13月龄肌肉(MB15 vs MB13)中筛选到380差异基因,其中253个上调表达基因,127个下调表达基因.GO富集结果将差异基因分为生物过程、细胞组成、分子功能三个层面.根据KEGG代谢通路分析,在BB15 vs BB13中,注释到163个差异基因,共富集到82条通路上,其中MAPK信号通路和神经信号传递通路的富集程度最高.在MB15 vs MB13中注释到138个差异基因,富集到97条通路上,其中也是MAPK信号通路富集程度最高.共筛选出3个可能与生长相关基因MSTN2、IER2、C-FOS.研究结果为今后开展红鳍东方鲀的基因研究提供了有价值的参考信息,也为改善养殖红鳍东方鲀的生长、抗逆和抗病能力的研究提供科学依据.     

miR-15a靶基因的预测及生物信息学分析

目的:对目前研究较为广泛的miR-15a的靶基因进行预测及相关生物信息学分析,以期为miR-15a靶基因的实验验证提供数据支持,并为深入研究miR-15a的调控机制及生物学功能奠定基础和提供理论指导。方法:选择TargetScan5.1与PicTar两种计算方法预测miR-15a的靶基因的交集作为分析的基因集合,分别进行GO注释描述、GO富集分析和生物通路富集分析。结果与结论:预测靶基因集合分别富集在转录调控、蛋白质修饰、细胞周期等生物学过程和蛋白激酶活性等分子功能上(P0.01);经典miR-15a预测靶基因集合显著富集于KEGG通路数据库中的Wnt信号通路、细胞周期和p53信号通路等5个信号转导通路及前列腺癌、慢性髓细胞性白血病、黑素瘤等7个疾病通路中(P0.05)。     

基于生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤化疗敏感性 相关基因的研究

目的:应用生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤(GBM)化疗敏感性的相关基因。方法:对2批胶质瘤患者BIOSTAR基因芯片进行分析。通过随访完善临床资料,筛选芯片中胶质母细胞瘤患者生存期长、短两组间的差异基因,明确差异基因参与的功能和通路,并构建与烷化剂相关基因的信号传导网络,结合芯片数据、患者预后和信号传导网络,筛选GBM化疗敏感性的相关基因。结果:两组芯片中间差异基因有503条。2批芯片的差异基因主要参与62项基因功能,主要参与31条信号传导通路。通过对差异基因功能、通路,烷化剂信号转导网络的分析,得到影响胶质母细胞瘤化疗敏感性的核心的差异基因IFNGR2、IL8、ITGA5、TNFRSF1B。结论:通过严谨的实验设计和科学的统计学判别,结合患者完整的生存资料,本研究成功地应用生物信息学技术对基因芯片的大量数据进行挖掘和分析,并筛选出了可能影响GBM患者预后和化疗药物敏感性的基因,为进一步功能实验和患者个体化治疗奠定了基础。     

基于生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤化疗敏感性相关基因的研究

目的：应用生物信息学技术筛选影响胶质母细胞瘤（GBM）化疗敏感性的相关基因。方法：对2批胶质瘤患者BIOSTAR基因芯片进行分析。通过随访完善临床资料,筛选芯片中胶质母细胞瘤患者生存期长、短两组间的差异基因,明确差异基因参与的功能和通路,并构建与烷化剂相关基因的信号传导网络,结合芯片数据、患者预后和信号传导网络,筛选GBM化疗敏感性的相关基因。结果：两组芯片中间差异基因有503条。2批芯片的差异基因主要参与62项基因功能,主要参与31条信号传导通路。通过对差异基因功能、通路,烷化剂信号转导网络的分析,得到影响胶质母细胞瘤化疗敏感性的核心的差异基因IFNGR2、IL8、ITGA5、TNFRSF1B。结论：通过严谨的实验设计和科学的统计学判别,结合患者完整的生存资料,本研究成功地应用生物信息学技术对基因芯片的大量数据进行挖掘和分析,并筛选出了可能影响GBM患者预后和化疗药物敏感性的基因,为进一步功能实验和患者个体化治疗奠定了基础。     

胰腺癌中CDK1的表达与预后的生物信息学分析

为探讨胰腺癌的发病机制并为胰腺癌的防治提供生物信息学依据,用GEO2R在线工具分析GSE16515中胰腺癌患者肿瘤组织和相应正常组织的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),通过DAVID数据库对DEGs进行GO分析和KEGG通路富集分析,然后通过STRING数据库构建蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络,用Cytoscape软件进行关键基因(hub基因)筛选和功能模块分析,并在GEPIA数据库对hub基因进行验证,用CCLE数据库检测靶基因在胰腺癌组织及细胞系中的表达水平。分析结果显示胰腺癌中筛选出的376个DEGs主要涉及细胞周期、p53信号通路、蛋白质消化吸收、ECM-受体相互作用、PI3K-Akt信号通路、血小板激活信号通路。GEPIA数据库验证结果显示10个hub基因均在胰腺癌组织中高表达,其中8个hub基因与胰腺癌患者的不良预后有关。CCLE数据库检测结果显示周期蛋白依赖性激酶1 (cyclin-dependent kinase 1, CDK1)在胰腺癌组织和细胞中均有较高的表达水平。本研究结果表明CDK1可能与胰腺癌的发生发展最为相关,为进一步探究胰腺癌的发病机制提供了生物信息学依据。     

三棱内酯B调控人冠状动脉内皮细胞基因表达谱的生物信息学分析

目的:分析三棱内酯B在人冠状动脉内皮细胞中的表达谱数据集,寻找三棱内酯B调控血管内皮功能的关键作用靶点。方法:基于GEO公共数据库,下载原始表达谱数据集(GSE44598),经过差异基因筛选,功能注释,通路富集,信号通路网络以及基因互作网络分析,找出三棱内酯B对人冠状动脉内皮细胞基因表达谱产生影响的关键基因和信号通路。结果:同对照组相比,三棱内酯B给药组共有5224个基因有显著性差异,包括2628个上调基因和2596个下调基因。基因功能注释和信号通路富集分析表明,差异基因主要参与了细胞周期过程。网络分析显示,MAPK信号通路、细胞周期通路以及PLCG2,PRKACA和ADCY4等为关键信号通路和基因。结论:三棱内酯B通过影响PLCG2,PRKACA,ADCY4等基因的表达,参与MAPK和细胞周期等信号通路,从而调节人冠状内皮细胞的功能。这些关键基因和信号通路是三棱内酯B在心血管疾病治疗应用中潜在的作用靶点。     

基于生物信息学分析的肝癌核心基因的筛选及验证

本研究基于GEO数据库,选取由慢性乙型肝炎诱导的肝细胞癌芯片数据GSE121248为研究对象,利用GEO2R软件分析数据,筛选出差异表达基因,利用DAVID数据库进行GO分析和KEGG pathway富集分析.利用STRING数据库构建PPI网络,分析筛选核心基因.利用GEPIA对核心基因的表达进行验证,Kaplan Meier Plotter在线分析工具对核心基因与患者生存情况的相关性进行验证.通过上述方法筛选出309个DEGs,其中上调基因94个,下调基因215个.差异基因功能分析显示上调的DEGs主要参与细胞周期和卵母细胞减数分裂通路等途径,下调的DEGs则在补体和凝血级联、代谢途径以及咖啡因代谢途径富集.筛选出15个具有高度关联性的核心基因(BUB1,BUB1B,BIRC5,CCNB1,CCNB2,CDC20,CDK1,KIF-20A,MAD2L1,NCAPG,ZWINT,PBK,BTL,TTK和NUSAP1),它们与肝癌患者的总体生存率具有明显相关性,并为其构建了miRNA调控网络.本研究通过生物信息学方法有效分析了肝细胞癌发生、发展相关的差异表达基因,筛选出15个核心基因,分析其生物学相关功能,以期探索肝细胞癌发病机制,并为临床诊断标志物的改进以及筛选提供一定的理论基础.     

基于生物信息学分析的宫颈鳞状细胞癌预后相关基因的筛选

为了分析宫颈鳞状细胞癌(cervical squamous cell carcinoma, CESC)与正常组织中的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),鉴定与CESC预后相关的关键基因,从GEO和TCGA数据库下载CESC的基因表达谱数据,利用R软件筛选CESC组织与正常组织中的DEGs,并对这些DEGs开展功能和通路富集分析;然后构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络,筛选出关键(hub)基因;最后对hub基因进行LASSO COX回归及总体生存率(overall survival, OS)分析。研究共筛选出167个DEGs,这些基因主要涉及染色体分离、DNA复制等生物过程,介导染色质结合、G蛋白偶联受体结合等分子功能,富集于染色体区域、纺锤体和MCM复合体。GSEA分析结果显示,富集的通路主要涉及DNA复制和细胞周期信号通路。此外,从PPI网络中筛选出20个hub基因, LASSO COX回归结果显示MAD2L1、ZWINT、RRM2、TTK、CDC6、PBK、TOP2A、KIF11、KIF20A、NCAPG、NUSAP1、CCNB1及CDK1与CESC患者的预后相关; Kaplan-Meier曲线显示, ZWINT、DTL、CCNB1、CDC6、TOP2A、CDK1、PBK、RFC4及NUSAP1的m RNA表达水平与CESC患者生存预后相关。本研究结果表明, ZWINT、CDC6、PBK、TOP2A、NUSAP1、CCNB1和CDK1为CESC的预后关键基因,为阐明CESC的分子机制提供了理论依据。     

基于ceRNA网络识别登革热诊断标志物

通过比较登革热患者和健康人群转录组数据,识别差异基因,构建失调ceRNA网络,筛选关键基因富集分析,解析潜在生物学功能,助力登革热诊断标志物的研究。从GEO数据库下载登革热外周血芯片数据,识别差异基因并进行富集分析。结合miRNA-mRNA互作数据,利用超几何算法和皮尔森相关性计算方法识别登革热失调ceRNA互作对,使用Cytoscape软件可视化ceRNA网络与模块挖掘,对网络模块进行功能富集及外部数据验证表达模式。筛选出251个差异基因,发现其富集在细胞周期等生物学通路中。经外部数据验证,网络模块基因的表达趋势与训练集数据大致相同,表明模块基因在登革热疾病中的潜在诊断效能。本研究可为确定有效的疾病诊断分子标志物提供思路。     

家族性高胆固醇血症HDL-miRNAs调节血单核细胞功能机制

本研究通过生物信息学方法分析家族性高胆固醇血症患者外周血单核细胞差异表达基因、HDL载体差异表达miRNA及其生物学功能,研究差异HDL-miRNA与单核细胞差异基因的相关性,探讨HDL-miRNA调控外周血单核细胞功能机制,寻找动脉粥样硬化防治新靶点。运用R语言分析GEO数据库共享平台家族性高胆固醇血症外周血单核细胞基因及HDL-miRNA探针芯片得到差异基因及差异miRNA,利用miRwalk2. 0预测miRNA靶基因,并利用STRING进行蛋白互作分析,构建差异miRNA与差异基因之间的调控网络。运用GO及KEGG分析研究基因功能。利用GEO数据(GSE6054)筛选出834个差异表达基因,利用GEO数据(GSE25108)筛选出HDL上差异miRNA28个。交叉匹配得到由19个差异miRNA和56个差异基因组配对的74对miRNA-靶基因。GO富集分析56个差异基因主要富集于肾上腺素受体信号等分子功能。KEGG分析56个差异基因主要富集于造血谱系通路上。家族性高胆固醇血症差异HDL-miRNA与外周血单核细胞差异mRNA具有相关性,HDL-miRNA有通过调控血单核细胞功能的可能性,可能参与高胆固醇血症导致动脉粥样硬化过程。     

基于高通量测序技术分析家兔感染猪瘟兔化弱毒株后脾脏的转录组学变化

本研究基于高通量测序技术对感染猪瘟兔化弱毒株(C株)后0h,12h,24h,30h,36h,48h的家兔脾脏组织进行测序,以家兔基因组作为参考,筛选感染后各时间点和对照组(0h)之间的差异基因。利用Uniprot和NCBI数据库查找各组中变化水平显著的前10个差异基因的生物学功能。结果发现,感染后12h,24h,30h的前10个差异基因只有少数与炎症、免疫、凋亡等相关;感染后36h,48h的前10个差异基因完全相同,其中B2M、RLA-DR-ALPHA、CD74和IGJ参与抗病毒过程。GO功能注释结果显示:感染后各时间点的差异基因都和免疫、代谢、调控途径紧密相关。KEGG通路富集分析发现,感染后24h的差异基因富集到RIG-I样受体信号通路,感染后30h的差异基因富集到黏着斑和细胞外基质-受体相互作用通路,感染后36h和48h的差异基因共同富集到的通路有20个,其中蛋白酶体,溶酶体,核糖体,趋化因子信号通路,B细胞受体信号通路,抗原加工提呈通路和FcγR介导的吞噬通路与抗病毒相关。本研究建立的家兔感染C株后脾脏组织的差异表达基因数据库,将为进一步阐述家兔适应C株的分子机制奠定基础。     

斑马鱼急性无机砷暴露后肝脏差异表达基因的生物信息学分析

砷是一种致癌物,是心血管、外周血管疾病、神经疾病、糖尿病和各种癌症的致病因素。目的:利用GO数据库和KEGG数据库等生物信息学方法对GEO数据库数据中的差异表达基因进行评价。利用生物信息学分析软件对差异基因进行功能富集、功能注释分析和生存分析。利用Cytoscape上的蛋白-蛋白相互作用网络(Protein-protein interaction network, PPI)软件对179个差异基因进行筛选和分析。结果发现126个基因作用于蛋白靶点,其中有10个基因为关键基因分别为:PSMB3、HSP701、HSPE1、STIP1、HSPD1、HSP70、DNAJB1B、HSP90AA1.1、HSPA9H和TCP1。核心基因主要作用于内质网中的蛋白质加工通路。这可能会为砷对肝脏损伤的潜在生物标志物和生物学机制提供新的思路。     

基于GEO数据库对儿童哮喘急性发作靶基因的生物信息学分析

为了通过生物信息学技术筛选并分析关键基因以探究儿童哮喘急性发作的病理机制,从GEO数据库下载儿童哮喘急性发作相关基因芯片数据集(GSE103166),用R软件包工具筛选出哮喘急性发作患儿与健康儿童的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),用DAVID (version 6.8)在线工具获取DEGs列表的GO和KEGG注释结果,同时通过STRING (version 11.0)获取其蛋白质互作数据,应用Cytoscape及其插件MCODE构建蛋白质互作网络、鉴定关键基因。结果显示,共筛选出78个DEGs,其中上调基因共49个,下调基因共29个。这些DEGs主要富集于核质转运调控、免疫系统过程调节等生物过程;核小体、DNA包装复合物等细胞组分; Rho GTP酶结合、离子型谷氨酸受体结合等分子功能。KEGG通路分析结果提示其主要富集在系统性红斑狼疮和哮喘信号通路。在这些DEGs中,筛选得到一个基因模块, GO分析显示该模块主要富集在γ干扰素介导的信号通路、通过MHCⅡ类分子进行抗原加工和外源性抗原肽的呈递、通过MHCⅡ类分子进行抗原加工和抗原肽的呈递等生物过程; MHCⅡ类蛋白复合物、内质网膜腔侧、内质网膜腔侧组成部分等细胞组分;MHCⅡ类受体活性、抗原肽结合、跨膜信号受体活性等分子功能。KEGG通路分析提示该模块主要富集在哮喘、移植物抗宿主病、同种异体排斥反应等通路。该基因模块涵盖5个关键基因,分别为HLA-DPB1、HLADQB1、HLA-DQB2、MT2A和KIF11。上述分析结果表明,文中筛选的DEGs和关键基因有助于加深对儿童哮喘急性发作病理机制的理解,其中HLA-DPB1、HLA-DQB1、HLA-DQB2等关键基因已得到相关研究的验证,未经证实的MT2A、KIF11关键基因,可能是儿童哮喘急性发作研究的新靶点。