肝癌相关差异表达基因的生物信息学分析及蛋白互作网络构建

目的 建立生物信息学分析筛选肝癌基因芯片差异表达基因的方法,助力肝癌发病分子机制的研究。方法 通过R语言软件分析肝癌芯片数据GSE45436中肝癌组织和癌旁组织差异表达的基因, DAVID软件对差异表达基因进行GO功能富集及KEGG通路富集分析,String和Cytoscape软件分析关键基因和模块。结果 共筛选出375个差异表达明显的基因,其中表达上调和下调的分别有99个和296个。差异基因功能分析主要涉及细胞周期、p53信号通路、补体途径、细胞色素P450代谢通路等。蛋白质-蛋白质相互作用（protein-protein interaction, PPI）网络显示拓扑异构酶Ⅱα (TOP2A) 可能与肝癌的发生发展最为相关。结论 本研究采用基因芯片结合生物信息学方法,构建了肝癌差异表达基因编码的蛋白互作网络。TOP2A可能是肝癌相关的核心基因。     

乳腺癌他莫昔芬耐药相关基因及通路的筛选

目的:利用美国国家生物技术信息中心基因表达数据库中雌激素受体阳性乳腺癌表达谱芯片进行生物信息学分析,筛选他莫昔芬耐药的关键基因和信号通路。方法:利用基因芯片GSE26459,R软件分析得到差异基因,DAVID 进行Gene Ontology和KEGG富集分析,STRING绘制蛋白作用网络。GSEA富集分析得到耐药相关通路及基因。结合蛋白作用网络筛选目标基因并验证。结果:筛选出差异基因1 516个,上调基因505个,下调基因624个。通路富集分析发现脂肪酸代谢通路、细胞粘附、胰岛素抵抗等信号通路在乳腺癌的他莫昔芬耐药中起重要作用,并在富集通路中筛选出ACSL1等候选目标基因并验证。结论:利用生物信息学有效分析他莫昔芬耐药的基因芯片数据,为他莫昔芬耐药的治疗靶点提供重要依据。     

小鼠烧伤后免疫细胞多功能紊乱的基因表达谱生物信息学分析

目的：探讨小鼠烧伤后外周血免疫细胞基因表达差异,并对差异基因行生物信息分析,从分子水平全面探讨烧伤后免疫细胞功能变化情况,为临床治疗提供新靶点。方法在GEO数据库中下载基因芯片数据（GSE7404,小鼠,25％TBSA,3度）,经过芯片质量评估后,获取差异基因,分别应用go－function数据集及DAVID Bioinformatics Resources 6．7对差异基因进行基因本体、生物学通路分析,获得差异基因相关功能的功能富集类。结果在烧伤后第1天筛选到1825个差异基因,其中上调基因658个,下调基因1167个。 Gene Ontology分析显示小鼠烧伤后免疫细胞与免疫系统过程、细胞过程、代谢过程、应对刺激反应、生物调节及死亡等功能高度相关。KEGG通路分析显示上调基因主要富集到免疫系统、细胞生长与死亡及代谢相关通路;而下调基因则主要与免疫及代谢通路相关。结论烧伤是一个复杂的病理生理过程,会引起多种基因表达调控的改变。基因芯片表达谱的生物信息学分析可以在转录水平反映免疫细胞在烧伤后的分子生物学过程,有助于全面认识烧伤后免疫细胞功能紊乱的发生机制。     

子痫前期相关miR-23b-5p靶基因的预测及生物信息学分析

目的预测并对子痫前期相关miR-23b-5p的候选靶基因进行生物信息学分析,为miR-23b-5p的机制研究及其靶基因的实验验证提供理论基础。方法在公共基因芯片数据库GEO(Gene Expression Omnibus)中选择子痫前期胎盘脐血miRNA差异表达的数据集GSE119799,选择表达显著下调的miR-23b-5p作为研究对象;使用在线分析网站RNA22-HAS、TargetScan及miRDB分别预测miR-23b-5p的靶基因,并利用韦恩图取其交集。使用富集分析网站DAVID对其交集靶基因进行GO功能富集分析、KEGG信号通路富集分析,并利用STRING网站对其进行蛋白质互作分析。结果获得的222个交集靶基因在生物过程上主要涉及干细胞分化的调控、胞质翻译负性调节等;在细胞组成上主要涉及膜外成分等;在分子功能上主要涉及翻译调节活性、金属离子结合等,主要参与MAPK信号通路、PI3K-AKT信号通路及钙信号通路等。蛋白互作分析显示TLR4是链接度最高的关键基因。结论 miR-23b-5p可能通过影响滋养细胞侵袭、内皮细胞凋亡及炎症免疫反应等来参与子痫前期的发生发展,本研究为后续的靶基因验证及子痫前期发病机制的研究提供了理论基础和研究思路。     

子痫前期患者外周血潜在标志物筛选及其诊断价值

目的：探讨子痫前期差异表达基因在外周血中的表达及其诊断价值。方法：在GEO数据库中选取子痫前期患者与正常孕妇中差异表达基因谱数据,并对差异表达基因进行筛选。对筛选出的差异基因进行聚类并进行KEGG和蛋白相互作用网络(PPI)分析;同时对差异表达基因进行关键基因(hub)鉴定,比较子痫前期患者与正常孕妇血清中筛选出的hub基因的表达水平有无差异。采用受试者工作特征(ROC)曲线评估血清中筛选出的hub基因作为诊断标志物的敏感性、特异性及ROC曲线下面积(AUC)。结果：选取了GSE10588、GSE48424和GSE60438 3个数据集为研究对象。3个数据集中共差异表达的基因为7个分别是TLR4、MYD88、PRKAR1A、GCH1、NF-KB、FN1UBOX5和ZC2HC1A。7个差异表达基因GO分析主要富集于模式识别受体信号通路、I-kappaB/NF-kappaB复合体、toll样受体结合。KEGG信号通路主要富集于NF-kappa B信号通路、toll样受体信号通路、MAPK信号通路,TLR4和MYD88为差异基因中的关键hub基因,TLR4和MYD88基因在子痫前期患者血清中...     

脓毒症患者生存网络构建与预后关键基因筛选

目的 构建脓毒症患者生存网络与筛选预后相关的关键基因,为进一步研究影响脓毒症预后的机制奠定基础。方法 从GEO数据库中下载两个基因芯片数据集GSE54514和GSE63042,两个数据集通过对数均一化处理后筛选出共同差异基因(P<0. 05);共同的差异基因通过DAVID进行基因注释(GO)与信号通路富集分析,并通过蛋白-蛋白相互作用(PPI)数据库STRING构建生存网络图; GCBI基因雷达分析相互调控关系,位于网络核心的基因进一步结合患者的生存时间筛选出与患者预后的关键基因。结果 两个数据集共筛选出688个共同差异基因; GO注释与信号通路富集分析显示差异基因主要富集到细胞死亡与凋亡进程、胰岛素信号通路、细胞因子信号通路等;通过STRING分析筛选出96个相互联系紧密的基因构建出生存网络,这些基因均在生存组中表达增高,生存分析发现基因MAPK3、MBP、SPI1、STAT5A与患者的生存时间成正相关,且参与广泛的基因间调节作用。结论 生物信息学技术有助于脓毒症预后的关键基因筛选,基因MAPK3、MBP、SPI1、STAT5A与脓毒症患者的预后相关,有望成为其新的研究靶点。     

基于生物信息学方法分析颈动脉粥样硬化的关键通路和枢纽基因

目的 利用生物信息学分析初步探索颈动脉粥样硬化进展的枢纽基因和关键通路.方法 从GEO数据库获得颈动脉斑块的基因表达谱GSE43292数据集,利用GEO2R分析颈动脉斑块和正常组织的差异基因,利用R语言clusterprofile包对差异基因进行GO富集分析和KEGG功能富集分析.利用STRING工具和Cytoscape构建蛋白互作网络,并筛选关键基因.结果 GEO2R分析GSE43292数据集共含有97个差异基因,包括46个上调基因和51个下调基因;基因富集分析发现差异基因主要富集cAMP信号通路、色氨酸代谢、PPAR信号通路等相关通路.差异基因蛋白互作网络的枢纽基因为CD163、MMP9、CXCL10、CCR1.结论 CD163、MMP9、CXCL10、CCR1为颈动脉斑块形成的枢纽基因,可能为动脉粥样斑块的预后和治疗提供新的分子靶点.     

前列腺癌相关基因及功能的生物信息学分析

目的: 利用生物信息学方法和体外实验,寻找前列腺癌发生的关键基因。方法: 从GEO 数据库下载基因芯片数据 GSE60502,其中包括48例正常前列腺组织样本和47例前列腺癌组织样本。利用Morpheus(https:∥software.broadinstitute.org／morpheus／)在线工具分析前列腺癌组织和正常前列腺组织的差异表达基因,然后使用GCBI(https:∥www.GCBI.com.cn)在线进行差异表达基因的基因本体富集论(gene ontology,GO)分析、Pathway分析,对同时参与GO分析和Pathway分析的差异基因取交集,构建基因共表达网络和基因相互作用网络。最后通过CCK8实验进行验证。结果： 共筛选出6 903个表达差异的基因,差异最大的前15个基因中,有上调基因9个,下调基因6个,其中表达差异最大的基因为CRISP3。GO分析提示差异基因主要参与的分子生物学过程包括小分子代谢过程、信号转导、DNA依赖的转录过程、RNA聚合酶Ⅱ启动子转录的正调节等。Pathway分析提示差异基因主要参与的通路包括PI3K-Akt信号通路、代谢途径、MAPK信号通路以及Wnt信号通路等。CACNA1A基因位于共表达网络的核心位置,而ADCY5、PIK3CB基因位于基因相互作用网络的核心位置。 体外CCK8实验证实下调CACNA1A表达可明显抑制前列腺癌细胞增殖能力。 结论： CRISP3、CACNA1A、ADCY5、PIK3CB基因可能是影响前列腺癌发生的关键基因。     

巨噬细胞极化相关差异基因的筛选及其在脓毒症中的潜在治疗价值

目的运用生物信息学方法寻找巨噬细胞极化成M1、M2型的差异基因,为临床筛选脓毒症的免疫调节治疗靶点提供理论依据。方法从综合性基因表达(GEO)数据库下载2套基因芯片数据,以在γ-干扰素(IFN-γ)及脂多糖(LPS)作用下极化为M1型巨噬细胞,白细胞介素-4(IL-4)作用下极化为M2型巨噬细胞为条件筛选样本,并提交至GEO2R平台进行在线分析,将筛选出的差异基因取交集作为最终的差异基因。利用DAVID软件对差异基因进行GO富集分析及KEGG信号通路分析,同时在STRING数据库行蛋白质交互作用分析。结果共筛选出1 241个差异基因,其中在M1型巨噬细胞中表达上调而在M2型巨噬细胞中表达下调的基因有591个,在M1型巨噬细胞中表达下调而在M2型巨噬细胞中表达上调的基因有650个。功能富集分析结果显示,在M1型巨噬细胞中表达上调而在M2型巨噬细胞中表达下调的基因主要涉及炎症反应、细胞凋亡等功能,在M1型巨噬细胞中表达下调而在M2型巨噬细胞中表达上调的基因主要涉及能量代谢、氧化磷酸化等生物途径。STRING数据库分析结果显示,NDUFS3、ATP5D、ATP5I、NDUFB10等基因为相对核心的基因。结论本研究通过生物信息学筛选出的巨噬细胞极化核心差异基因,为脓毒症的免疫学治疗提供新的方向。     

骨关节炎的潜在生物标志物筛选及关键基因验证

目的本研究旨在通过生物信息学分析确定骨关节炎滑膜组织中的关键生物标志物。方法从GEO数据库中下载GSE12021、GSE55235和GSE55457,通过Bioconductor的LIMMA包鉴定差异表达的基因(DEGs),并进行功能富集分析。使用STRING构建蛋白质-蛋白质相互作用网络(PPI),用Cytoscape进行模块分析,筛选出关键基因,并在芯片数据集中验证表达情况。结果分析基因芯片GSE12021和GSE55235骨关节炎和正常对照组之间滑膜组织差异表达的基因并取交集,获得18个表达上调基因,43个表达下调基因;GO与KEGG分析发现差异基因富集在维生素C代谢、白介6信号通路等多个骨关节炎发生发展的重要通路;通过构建PPI网络筛选出了包括促进软骨细胞破坏、调节炎症、调节软骨稳态、调控软骨基质代谢的十个关键基因,在三个表达谱数据中验证了关键基因的表达。结论骨性关节炎与正常对照之间的关键基因分析可为理解骨性关节炎的发生发展和开辟新的基因治疗手段提供新的见解。     

肝癌与2型糖尿病的共同相关基因研究

目的:采用生物信息学方法对肝癌和2型糖尿病的共同差异表达基因进行分析,以揭示肝癌与2型糖尿病之间的潜在病理生理联系。方法:从公共数据库(GEO)下载肝癌与2型糖尿病的基因表达阵列数据,通过R软件对数据进行预处理,获得重叠差异表达基因,进一步利用DAVID和STRING数据库对这些差异基因进行基因富集分析并构建蛋白互作网络。使用在线数据库GEPIA进行生存分析。结果:通过差异基因筛选,我们获得328个重叠差异基因,包括176个共同差异基因以及152个独立差异基因。共同差异基因包括78个上调基因,98个下调基因,独立差异基因包含在糖尿病中下调的82个基因以及在肝癌中下调的70个基因。通过基因富集分析发现,共同差异基因主要富集在DNA损伤以及免疫调控、细胞凋亡等功能,独立差异基因的功能主要富集在有机氮化合物代谢,最后通过以共同差异基因为目标构建蛋白互作网络,获得核心节点蛋白。对核心节点蛋白进行生存分析,得到6个生存相关核心基因。结论:本研究通过生物信息学方法筛选同时与肝癌和2型糖尿病相关的8个核心基因,为研究糖尿病相关肝癌提供靶点参考。     

顺铂耐药卵巢癌的差异表达基因和信号通路富集分析

目的 分析顺铂耐药卵巢癌的差异表达基因和信号通路.方法 用美国国立信息中心NCBI的GEO数据库获得顺铂耐药卵巢癌基因集GSE15372, 通过R与Bioconductor软件进行差异表达基因分析;再利用DAVID在线工具对顺铂耐药卵巢癌差异表达基因进行GO本体分析、KEGG通路分析.结果 差异倍数在2倍以上、FDR值小于0.05为标准, 筛选出上调差异表达基因和下调差异表达基因获得差异表达基因211个, 其中上调基因120个, 下调基因91个;基因富集分析发现差异表达基因集中在黏着斑、TGF-β信号通路等生物过程 (P<0.05) .结论 顺铂耐药卵巢癌存在一些特异的差异表达基因, 有部分信号通路在顺铂耐药卵巢癌中明显富集.     

帕金森病关键基因及通路的筛选及其生物信息学分析

目的 通过分析帕金森病患者与健康人基因芯片数据,寻找差异基因及其关键通路。方法 利用GEO 数据库中高通量基因芯片数据库筛选出帕金森病患者与健康对照的芯片。采用GO 基因功能注释和KEGG 通路富集分析,筛选出帕金森病的特征基因簇和通路,并进行蛋白质相互作用网络可视化分析。结果 筛选出15 个差异基因及7 个关键节点蛋白。经差异基因分析后,发现神经丝、网格蛋白包被组装及多巴胺受体信号通路富集程度最高。结论 本研究利用生物信息学方法,从不同的角度研究帕金森病的遗传学背景,在基因层面为帕金森病的诊断学标志与精准治疗提供新的思路。     

Wfs1基因敲除小鼠肝脏芯片数据的生物信息学分析

目的: 通过生物信息学方法分析Wfs1基因敲除小鼠肝脏的基因表达谱芯片,探讨WFS1基因突变的潜在致病机制。方法: 从美国国立生物技术信息中心GEO 数据库下载基因表达谱芯片数据（GSE55143）,利用分析工具GEO2R进行差异表达基因筛选,通过在线富集分析网站进行差异表达基因的GO以及KEGG通路富集分析,并使用STRING数据库及Cytoscape软件构建蛋白质相互作用网络。结果： 筛选出198个差异表达基因,其中有96个上调基因,102个下调基因。GO和KEGG富集分析表明差异表达基因主要富集于脂肪酸生物合成和初级胆汁酸生物合成这两条信号通路。蛋白质相互作用网络分析发现26个核心基因。 结论： 本研究筛选出的差异表达基因及相关富集分析可促进对WFS1基因突变致病机制的进一步理解。     

生物信息学分析胰腺癌组织关键基因表达及其意义

目的 利用生物信息学方法对GEO数据库进行探索,获取胰腺癌发生、发展的核心基因,分析胰腺癌发生、发展的潜在机制。方法 使用GEOquery包从GEO数据库获取胰腺癌相关芯片数据(GSE62452),利用Limma包进行差异分析,结合clustreProfiler包对上调基因和下调基因分别进行GO功能和KEGG通路分析,利用String在线网站对差异基因进行蛋白互作网络分析,利用Cystoscopes软件筛选出核心基因,最后借助TCGA数据库和芯片数据(GSE28735)对核心基因进行再次验证。结果利用生物信息学方法共获得286个差异基因,其中包含上调基因189个,下调基因97个。富集分析结果显示上调基因涉及细胞组织黏附、细胞外基质组织构成等功能以及蛋白消化与吸收、PI₃K-Akt等信号通路相关。下调基因与脂类消化、细胞壁破裂等功能和胰腺分泌等信号通路密切相关。通过蛋白互作网络筛选出20个关键基因,利用GEPIA数据库对关键基因进行生存分析验证,发现3个基因(MMP11、LAMB3、PLAU)与胰腺癌预后明显相关。结论 通过生物信息学方法最终筛选出3个核心基因,为胰腺癌的诊断和预后提供了新的思路。     

女性糖尿病周围神经病变相关基因筛选及生物信息学分析

目的:通过对GEO数据库中糖尿病周围神经病变(DPN)相关基因芯片进行生物信息学分析,获取DPN关键基因及信号通路。方法:在GEO数据库中下载DPN相关基因芯片,利用R语言分析DPN女性患者与正常对照组的差异基因(DEGs)并进行可视化,根据基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)对差异基因进行注释,预测其功能与相关通路,利用STRING数据库构建蛋白质相互作用网络筛选核心基因。结果:分析芯片GSE95849获取差异基因4 746个,其中上调基因2 218个,下调基因2 528个。其中TFAP2C、ESR1、CX3CR1、FGL2处于蛋白质相互作用核心位点。结论:差异基因主要参与MAPK通路,通过血糖稳态、炎症作用、神经元发育等参与DPN发病过程,为DPN的诊断及治疗提供新的思路。     

晚期骨关节炎软骨退行性变的生物信息学分析

目的 基于生物信息学方法筛选并分析晚期骨关节炎(OA)软骨退行性变相关的差异表达基因。方法 选择GSE57218数据集作为分析对象,该数据集是基于GEO公共数据库进行数据检索获得。采用R语言limma工具包筛选DEmRNAs,并对数据进行标准化处理后,利用Metascape在线分析软件及R语言clusterProfiler包分别对DEmRNAs行GO功能和KEGG通路富集分析。选用String在线工具行PPI分析,将结果导入Cytoscape软件得出核心模块与预测核心基因。利用OMIM人类基因数据库筛选出与Hub基因、核心模块的共性表达基因,用GSEA富集分析筛选出核心信号通路及核心基因;将上述筛选出的基因用于预测潜在治疗药物并进行组织定位特异性分析。结果 通过对GSE57218进行分析,共筛选出305个差异表达基因。对上述差异基因行GO和KEGG分析,GO功能富集分析主要富集在NABA核心基质组、ECM的组织、骨骼系统开发、基质组相关、血小板脱粒等。KEGG和GSEA功能富集分析结果显示,与OA发病相关的核心通路为ECM受体相互作用、黏附斑激酶信号通路核心基因。分别对Cytoscap...     

多形性胶质母细胞瘤相关基因和候选通路的生物信息学分析

目的：采用生物信息学方法分析与多形性胶质母细胞瘤（GBM）发生发展相关的关键基因和候选通路,探讨GBM的发病机制和治疗靶点。方法：自癌症基因组图谱（TCGA）数据库和基因表达综合（GEO）数据库获得基因表达数据集TCGA-GBM及GSE7696,分别采用Deseq2和limma R数据包筛选GBM组织与癌旁正常组织中的差异表达基因（DEGs）,并对DEGs进行基因本体（GO）功能富集分析和京都基因与基因组百科全书（KEGG）信号通路富集分析,采用STRING数据库进行蛋白-蛋白互作（PPI）网络分析,采用Cytoscape 3.9.1软件对PPI网络进行可视化并进行模块分析。结果：对TCGA-GBM转录数据和芯片数据集GSE7696进行DEGs分析后共获取13个共同上调差异表达基因（UDEGs）和77个共同下调差异表达基因（DDEGs）。GO功能富集分析,DDEGs主要富集于氯离子通道活性、γ-氨基丁酸（GABA）受体活性、GABA门控氯离子通道活性、GABA-A受体活性、顺行突触传递信号和化学突触传递等生物学过程;KEGG信号通路主要富集于GABA能突触、神经活性配体-受体相互作用、...     

急性心肌梗死患者循环内皮细胞相关基因的生物信息学分析

目的应用生物信息学法对急性心肌梗死(AMI)患者外周血循环内皮细胞的相关基因进行分析。方法从基因表达综合数据库(GEO)中下载基因芯片数据集GSE66360利用GE02R、DAVID及STRING等分析平台筛选差异表达基因,并进行基因本体(GO)分析、信号通路(KEGG)分析及蛋白-蛋白相互作用网络(PPI)分析,应用Cytoscape软件进行模块分析并筛选核心基因。结果共筛选出2个下调基因和80个上调基因差异表达基因主要富集于免疫应答、炎症反应、碳水化合物类结合、细胞外基质、细胞因子-细胞因子受体相互作用等生物学过程;识别出的9个核心基因中,IL1B、SLC11A1及LILRB2为显著上调的差异基因,CCR2为下调基因。结论AMI时循环内皮细胞出现表达变化的基因功能主要富集在免疫应答、炎症反应、碳水化合物类结合、细胞外基质、细胞因子-细胞因子受体相互作用等生物学过程,其中显著变化的核心基因IL1B、SLC11A1、LILRB2及CCR2可能发挥着重要作用,可能是AMI的预防和治疗的靶点。     

大鼠肝纤维化相关基因的生物信息学分析

目的利用生物信息学技术探索大鼠肝纤维化肝窦内皮细胞的关键差异基因及相关信号通路。方法在公共数据库GEO中找到大鼠肝纤维化相关基因芯片数据,利用String、FLink在线工具筛选差异表达基因,对差异表达基因进行相关信号通路分析。结果在大鼠肝纤维化肝窦内皮细胞中共找到62条关键差异表达基因,其中上调39条,下调23条;并筛选出21条相关信号通路。结论利用生物信息学方法能有效的分析基因芯片数据并获取生物内在信息,大鼠肝纤维化时肝窦内皮细胞的多个基因、多条信号通路发生改变,为进一步研究肝纤维化发病机制提供新思路。