基于TCGA数据库的胆囊癌关键基因及预后基因的挖掘与分析

目的 通过TCGA数据库深入挖掘胆囊癌发生的关键基因,寻找胆囊癌的预后基因。方法 从癌症基因组图谱（TCGA）数据库中下载胆囊癌及癌旁正常组织转录组数据,采用R软件中的edgeR包对数据进行差异表达分析,将获取的差异表达基因进行GO和KEGG富集分析,并通过STRING在线生物信息学工具构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络,通过Cytoscape软件进行关键基因筛选,利用R软件中的survival包对关键基因进行生存预后分析。结果 共获取胆囊癌差异表达基因1 766个,其中上调基因1 172个,下调基因594个。差异基因主要富集于环氧酶P450途径、细胞器膜、四烯酸环氧酶活性和代谢途径。构建PPI网络,获取10个关键基因,分别是BUB1、BUB1B、CDK1、UBE2C、KIF2C、AURKB、CDC20、KIF23、CCNB2和KIF20A。生存分析显示,KIF23与胆囊癌的预后显著相关。结论 基于TCGA数据库挖掘出10个胆囊癌关键基因,有助于深入了解胆囊癌的发生发展过程,KIF23有可能成为胆囊癌潜在的治疗靶点及预后标志物。     

胃癌新辅助化疗耐药机制及治疗策略研究

目的 利用生物信息学筛选影响胃癌化疗耐药的特征基因,深入探讨化疗耐药的分子机制,为胃癌的化疗提供新策略。方法 在GEO数据库筛选胃癌DCS方案（多西他赛+顺铂+替吉奥）耐药表达谱芯片,利用GEO2R工具筛选胃癌耐药组织特征基因;构建差异基因的蛋白质-蛋白质相互作用（protein-protein interaction,PPI）网络;并分析PPI网络的关键节点和稳定模块,进而对差异基因和关键节点及模块基因进行功能富集及注释;再对差异基因进行化合物靶点模拟,筛选出潜在药物。结果 筛得胃癌化疗耐药差异基因共609个,构建PPI网络的关键节点为ACLY和AKT1。差异基因GO功能富集与KEGG通路富集结果显示,主要集中在免疫及肿瘤生长相关通路。C-MAP分析结果提示7个候选化合物吻合度评分>0.9。结论 本研究利用生物信息学筛选了影响胃癌化疗耐药的特征基因,深入探讨化疗耐药的分子机制,为胃癌的化疗提供了新策略。     

铜绿假单胞菌生物被膜基因表达生物信息学研究

摘要：目的 通过生物信息学探究铜绿假单胞菌生物被膜形成的差异表达基因及可能作用机制。方法 通过GEO数据库 筛选获得铜绿假单胞菌生物被膜数据芯片GSE120760, GEO2R工具筛选出铜绿假单胞菌浮游状态和生物被膜状态的差异表达基 因;差异表达基因通过String数据库和Cytoscape3.7.1软件中构建靶点PPI网络图, 并在DAVID和KOBAS数据库中对差异表达基 因进行GO生物富集和KEGG通路分析。用铜绿假单胞菌体外生物被膜模型测定5种氨基酸(D/L型)的抗生物被膜作用效果。结果 由芯片GSE120760筛选得到556个差异表达基因, 其中上调基因143个, 下调基因413个;从差异表达基因中筛选到62个关键基因, 这些基因主要与30S和50S核糖体蛋白相关;GO功能富集得到40个条目;KEGG 富集到44条通路, 主要涉及代谢途径、次生代谢 产物的生物合成、氨基酸生物合成通路、多种氨基酸代谢、群体感应、氨酰tRNA生物合成通路等;体外验证试验中,D-氨基 酸对铜绿假单胞菌生物被膜有抑制作用, 而L-氨基酸对其形成无影响。结论 通过生物信息学挖掘出铜绿假单胞菌生物被膜形成 的关键基因与靶点, 并与代谢途径、氨基酸合成和代谢、群体感应、氨酰tRNA生物合成通路等相关, 为铜绿假单胞菌生物被膜的 靶向抗感染药物的研发提供思路。     

基于网络药理学探讨通关藤抗肝细胞癌的作用机制

目的 通过生物信息学、网络药理学和分子对接技术研究通关藤治疗肝细胞癌（HCC）的作用机制。方法 通过文献检索和ADME平台筛选通关藤活性成分并利用Swiss Target Prediction预测化合物的作用靶点;从GEO数据库获得HCC数据芯片GSE147888并筛选表达差异显著基因;通过Genecards和OMIM数据库获得HCC疾病相关靶点;Venny在线对上述靶点取交集。利用Cytoscape软件和String数据库构建药物成分-靶点网络图和PPI网络图;利用R软件进行GO功能富集分析和KEGG通路富集分析;利用GEPIA数据库对靶基因进行生存分析,筛选在HCC生存率中显著差异表达的基因,并用Proteinatlas数据库分析基因在HCC组织中免疫组化表达情况;将排名前5的靶蛋白与对应药物活性成分进行分子对接验证。结果 共筛选通关藤活性成分50个,药物与疾病交集靶基因12个。通关藤治疗HCC的重要成分有野黄芩素四甲醚、通关苷元、芥子酸、苦绳苷元、山奈酚等,关键基因有JUN、MMP9、PTGS2等。GO、KEGG分析结果显示,关键靶点主要涉及基因沉默调节、炎症反应调节等过程,主要富集在IL-17、TNF等信号通路。生存分析显示ESR1、MMP1、MMP9、JUN、PPARG在高低风险组之间有显著差异。免疫组化结果显示ESR1和MMP9在正常组织和肝癌组织中差异表达。分子对接结果验证了药物活性成分与靶蛋白可稳定结合。结论 研究体现了中草药通关藤治疗HCC的多成分、多靶点、多通路的特点,为通关藤在HCC的临床应用中提供科学依据。     

儿童克罗恩病差异表达基因的生物信息学分析

目的：应用生物信息学方法探讨儿童克罗恩病的差异表达基因,为阐明儿童克罗恩病的发病机制及干预靶点提供新思路。方法：从公共基因表达数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)下载儿童克罗恩病相关的基因芯片数据集GSE9686,使用在线分析工具GEO2R筛选出儿童克罗恩病结肠组织与正常结肠组织的差异表达基因。使用数据库DAVID对差异表达基因进行GO功能注释和KEGG通路分析,使用数据库STRING进行蛋白互作网络(PPI)分析,使用Cytoscape筛选出儿童克罗恩病的关键基因。结果：筛选出85个儿童克罗恩病差异表达基因,包括63个上调基因和22个下调基因。GO分析揭示差异表达基因主要富集于趋化因子活性、CXCR趋化因子受体结合、细胞外空间、细胞外区域、趋化因子介导的信号通路及炎症反应等过程,KEGG分析揭示差异表达基因主要富集于细胞因子-细胞因子受体相互作用、趋化因子信号通路、TNF信号通路等。Cytoscape筛选出了15个关键基因,所有关键基因在儿童克罗恩病结肠组织中表达均上调。结论：采用生物信息学对儿童克罗恩病结肠组织与正常结肠组织的差异表达基因进行综合分析,可为儿童克罗恩病的早期诊断及靶向治疗提供新的理论依据。     

基于GEO数据库分析食管癌差异表达基因

目的 寻找食管癌的差异表达基因,进一步筛选与食管癌发生潜在靶点,为食管癌防治提供新思路。方法 从基因表达综合(GEO)数据库下载GSE9982基因芯片,利用iDEP在线分析工具筛选食管癌患者与健康人群黏膜组织差异表达基因,并进行差异基因可视化展示。利用STRING数据库进行蛋白质相互作用分析,筛选关键基因。使用注释、可视化和综合发现数据库(DAVID)在线数据库对差异表达基因进行基因本体论(GO)富集分析。结果 食管癌差异表达基因497个,上调基因191个,下调基因306个。基因富集分析显示在分子功能、细胞组分、生物过程方面蛋白结合、细胞核、细胞分裂富集结果显著。蛋白相互作用分析得出可视化结果并筛选出10个关键差异表达基因。结论 本研究筛选得出食管癌发生主要基因并进行富集分析,结果显著为研究食管癌发病机制和治疗靶点提供方向。     

网络药理学联合生物信息学及分子对接探索黄芪甲苷抗肝癌的作用机制

目的 利用网络药理学结合TCGA和GEO数据集以及分子对接系统性探索黄芪甲苷抗肝癌的分子机制。方法 通过CTD、OMIM及PharmMapper数据库预测黄芪甲苷靶点。计算TCGA和GEO数据集差异基因作为肝癌预测靶点并检索CTD和GeneCards数据库作为补充。用STRING数据库和Cytoscape软件构建靶点蛋白相互作用（PPI）网络，并筛选核心靶点。“clusterProfiler”R包用来对靶点富集分析。运用AutoDuck和PyMOL软件进行分子对接。结果 共预测到201个黄芪甲苷抗肝癌靶点，主要与老化、氧化应激及脂质代谢有关，且京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集通路与肝癌密切相关。201个靶点中有9个关键靶点，分子对接发现白细胞介素-6（IL-6）、丝裂原活化蛋白激酶3（MAPK3）、白蛋白（ALB）与黄芪甲苷有良好结合力。结论 黄芪甲苷通过多靶点和多通路实现抗肝癌作用。     

基于生物信息学分析乌司奴单抗治疗寻常型银屑病不应答的关键基因和信号通路

目的 应用生物信息学技术寻找乌司奴单抗治疗寻常型银屑病无应答患者中的差异表达基因,分析信号通路,探讨不应答机制。方法 在Gene Expression Omnibus (GEO)下载GSE117239数据库。以P<0.05及|logFC|≥1.5为标准筛选表达差异基因。通过String数据库进行蛋白互作网络(PPI)分析,使用Cytoscape的cytohubba插件提取关键目标和子网络。使用Funrich对表达差异基因进行GO分析,最后使用ConsensusPathDB数据库进行KEGG pathway分析。结果 发现76个差异基因,其中上调基因48个,下调基因28个。GO分析显示上调基因主要富集的生物过程为细胞定位、免疫效应过程、细胞组分生物合成、细胞活化、细胞死亡。下调基因主要富集的生物过程为调节血液循环、血管生成、血管发育以及组织迁移等。KEGG分析显示差异基因主要富集的信号通路为：核糖体、凋亡、多糖降解、溶酶体等信号通路。PPI网络分析出的10个枢纽基因为：CCL20、CXCL9、S100A9、S100A12、ARG1、OAS1、OASL、IL36G、SERPINB4、...     

胶原诱导性关节炎大鼠肝细胞基因表达的变化

目的 通过研究胶原诱导性关节炎大鼠肝组织基因表达谱，探讨类风湿性关节炎的发病机制。方法 采用dChip（Dec.2009 version）分析软件lower bound fold change方法分析表达差异1.5倍以上基因，芯片类型为GeneChip Rat Genome230，基因库为Affymetrix Gene，参考GenBank基因库，功能通路参考KEGG数据库。用大鼠全基因表达谱芯片研究胶原诱导性关节炎及正常大鼠肝组织基因表达谱，比较模型大鼠及正常大鼠肝组织基因表达的差异。结果 结果显示，胶原诱导性关节炎大鼠差异表达基因有1 009个，其中上调基因480个，下调基因529个。差异表达基因主要涉及生物过程调控、刺激反应、细胞通信、细胞周期的负调控、免疫反应、应激反应、血管生成、内皮细胞分化等功能。涉及的代谢及信号通路主要有细胞凋亡通路、钙调节通路、TGF-β通路、凝血功能通路、炎症反应通路等通路。模型组差异表达上调的基因主要有Aldh1a7、Bad、Gdf10、Ccar2、Slc1a3、Il1b、Il7、Vegfb、IgG-2a等，差异表达下调的基因主要有Ugt2b、Mx2、Usp18、Comt、Zfp354a、Oas1a、G1p2、Irf7等。结论 胶原诱导性关节炎是一个涉及多基因表达异常的全身免疫性疾病，筛选到的差异表达基因初步反映了类风湿关节炎的发病机制，为类风湿关节炎的防治提供重要线索。     

单细胞RNA测序鉴定纤维化相关基因在糖尿病相关心力衰竭中的作用

研究旨在探寻糖尿病和心力衰竭之间可能存在的关联,并评估纤维化相关基因在其中发挥的作用。从GEO数据库中下载心力衰竭的单细胞测序和转录组测序数据;从CTD数据库中下载与糖尿病相关的基因;通过GO和KEGG通路富集分析寻找与糖尿病相关心力衰竭密切联系的通路;收集2017年3月—2019年3月在江苏大学附属人民医院接受治疗的心衰患者,通过实时聚合酶链反应测定关键基因的表达水平。在对数据进行标准化处理后,通过对GEO数据库的mRNA表达数据进行差异表达分析,从中获取与糖尿病相关心衰的差异表达基因。结果显示,共鉴定了206个差异表达的基因,包括94个上调的基因和112个下调的基因。同时,通过对糖尿病心力衰竭的心脏组织和非糖尿病心力衰竭患者的心脏组织进行差异表达分析,并从中获取差异表达基因。结果发现,共鉴定了265个差异表达基因,包括136个上调基因和129个下调基因。PPI网络表明,差异表达基因所编码的蛋白质彼此之间表现出强烈的内在联系。单细胞测序分析结果表明S100A8主要富集在心脏祖细胞中。最后,从之前所有的糖尿病心衰患者和非糖尿病心衰患者中随机选取5名患者进行PCR检测。结果提示糖尿病心衰...     

白头翁汤治疗溃疡性结肠炎的分子网络调控机制

目的：基于网络药理学和生物信息学探讨白头翁汤（BTWT）治疗溃疡性结肠炎（UC）的分子网络调控机制。方法：通过检索中药系统药理学数据库和分析平台（TCMSP），筛选BTWT的入血活性成分和作用靶点；通过GEO数据库获取UC患者与健康人群的显著性差异表达基因；采用Cytoscape构建BTWT活性成分-靶点网络；采用Bisogenet构建BTWT作用靶点蛋白质-蛋白质交互作用（PPI）网络及UC特异性基因PPI网络并提取这两个网络的交集，获得BTWT治疗UC的PPI网络及特征性基因；采用DAVID数据库对BTWT治疗UC的特征性基因进行基因本体（GO）和KEGG信号通路分析；运用Cytohubba筛选BTWT治疗UC的关键靶点。结果：在TCMSP中共检索到与BTWT相关的化学成分247个，依据ADEM参数筛选得到活性成分53个，其中入血活性成分37个，通过检索配对分析，这些成分对应的靶点有643个；从GEO数据库获得UC表达谱数据芯片GSE87466，经过筛选分析得到UC患者特异性表达差异基因279个；进一步分析得到1705个特征性基因参与BTWT治疗UC的过程；GO分析和KEGG通路分析结果表明，BTWT治疗UC主要涉及细胞质、细胞核、细胞连接等分子组成，生物学过程主要包括细胞增殖、迁移和凋亡等，分子功能主要涉及蛋白特异性结合、蛋白酪氨酸激酶活性等；主要富集于MAPK信号通路、趋化因子信号通路、TNF信号通路等；从特征性基因网络中筛选出NTRK1、TP53、APP等10个关键靶点。结论：本研究从网络药理学和生物信息学角度揭示了中药治疗疾病多成分、多靶点和多途径的特点，探究得到BTWT治疗UC的关键靶点及可能分子机制，可为BTWT治疗UC的基础实验与临床研究提供理论依据。     

基于生物信息学的未分化甲状腺癌恶性机制研究

目的 阐明未分化甲状腺癌（anaplastic thyroid carcinoma,ATC）与分化型甲状腺癌的分子通路差异,揭示ATC的恶性机制。方法 利用GEO数据库联合R语言分析ATC与乳头状甲状腺癌（papillary thyroid cancer,PTC）肿瘤组织的基因表达差异,以及ATC、PTC与正常甲状腺组织的共有差异基因;基于STRING数据库及Cytoscape软件构建蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络,分析其关键网络节点和基因簇,并利用KEGG、DAVID数据库及ClueGO插件进行基因功能富集及注释。最后,利用RT-PCR检测关键节点在不同甲状腺癌细胞株中的表达差异。结果 和正常甲状腺组织相比,ATC和PTC存在775个共同差异基因,通路富集于PI3K-Akt信号通路、p53通路、肿瘤通路、细胞周期等与调控肿瘤发生发展相关的经典通路,以及炎症反应、胞外基质重塑、免疫反应、血管新生等肿瘤微环境相关通路改变。进一步筛选ATC和PTC差异基因发现,与PTC相比,ATC组织中p53通路、PI3K-Akt信号通路、胞外基质-受体相互作用、细胞周期、蛋白消化及吸收、吞噬体、补体途径等肿瘤关键通路显著激活。研究通过构建PPI网络并分析出3个关键基因簇,其功能主要与细胞周期、双链修复、细胞趋化、蛋白泛素化等重要生物进程相关。其中,TOP2A、IL8、UBE2S是各基因簇的关键节点,并与甲状腺恶性演进潜在相关。结论 研究利用生物信息学发现ATC发生发展的潜在分子机制网络,并揭示该网络中的关键基因簇及节点,为ATC的恶性机制及潜在治疗靶点提供理论依据。     

基于网络药理学与GEO芯片探究痹祺胶囊治疗类风湿关节炎的作用机制

目的 利用网络药理学、分子对接方法和GEO芯片探究痹祺胶囊治疗类风湿关节炎的网络调控机制.方法 使用TCMSP数据库和SwissTarget Prediction平台收集和筛选痹祺胶囊的活性成分及其作用靶点.使用GEO数据库收集类风湿关节炎差异基因.将痹祺胶囊作用靶点与类风湿关节炎差异表达基因取交集确定痹祺胶囊治疗类风...     

整合生物信息学法与加权基因共表达网络分析联合分析脑胶质瘤特征基因

目的 利用脑胶质瘤(Glioblastoma, GBM)芯片数据,采用整合生物信息学法和加权基因共表达网络分析法(weighted gene correlation network analysis, WGCNA),寻找肿瘤发病特征基因、关键通路以及转录调控机制。方法 利用GEO数据库中高通量基因芯片数据,通过整合生物信息学法筛选出差异基因;利用WGCNA分析脑胶质瘤关键基因（Hub基因）;采用维恩分析法,整合这些差异基因与hub基因,筛选出脑胶质瘤特征基因。采用GO基因功能注释和KEGG通路富集,分析脑胶质瘤特征基因所富集的功能和通路。利用Kaplan-Meier分析特征基因与脑胶质瘤生成率的关系。利用GCBI数据分析平台,分析调控这些特征基因的转录因子。结果 经分析,发现273个特征基因。这些特征基因主要可影响离子通道、蛋白激酶、γ-氨基丁酸受体功能。CHD5,SYP,PHYHIP表达水平与脑胶质瘤生存率显著相关;转录因子Sp1、Sp3、REST可能是调控这些特征基因的关键因子。结论 本研究利用生物信息学的方法,从多种角度定义了脑胶质瘤的特征基因及调控机制,为其精准治疗提供了依据。     

骨质疏松hub基因筛选验证及互作miRNA预测

目的 筛选老年性骨质疏松症hub基因及其互作的miRNA。方法 从GEO数据库下载GSE35956基因芯片数据集,利用R语言筛选骨质疏松症患者骨髓间充质干细胞中的差异表达基因（Degs）。利用DAVID数据库对Degs进行GO富集和KEGG通路分析。采用String数据库和Cytoscape软件分析蛋白互作网络,筛选hub基因。通过Targetscan数据库预测与hub基因存在互作关系的miRNA,并通过funrich数据库对预测出的miRNA进行富集分析。提取并培养3~4月龄（青年组）和18~20月龄（老年组）C57BL/6小鼠的骨髓间充质干细胞,采用荧光定量PCR（qPCR）验证2组小鼠的骨髓间充质干细胞中hub基因表达情况。结果 骨质疏松症患者骨髓间充质干细胞中共鉴定出982个上调的Degs和99个下调的Degs。Degs主要富集到质膜黏附分子介导的同型细胞黏附和钙离子结合等生物过程,主要参与了神经活性配体-受体相互作用信号通路。PPI互作网络分析筛选出8个核心基因：瘦素（LEP）、淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶（LCK）、WT1转录因子（WT1）、SRY-Box转录因子10（SOX10）、整合素β2（ITGB2）、白蛋白（ALB）、胆囊收缩素（CCK）和骨形态发生蛋白7（BMP7）。Targetscan 预测了105个miRNA和其中6个核心基因存在互作关系。qPCR验证结果表明,老年组小鼠骨髓间充质干细胞中BMP7、CCK、ITGB2、SOX10基因表达水平较青年组上调,与生物信息学分析结果相一致。结论 筛选出的核心基因表达水平与老年小鼠骨髓间充质干细胞分化程度相关,鉴定得到的miRNA可能成为老年性骨质疏松症诊断标志物及治疗靶点。     

Chir99021联合PD0325901对小鼠胚胎干细胞中miRNAs差异表达的影响

目的：通过研究Chir99021联合PD0325901对小鼠胚胎干细胞中miRNAs差异表达的影响,为揭示胚胎干细胞的自我更新和分化的机制提供更多线索。方法采用miRNA基因芯片技术检测Chir99021联合PD0325901处理组和PD0325901处理组miRNAs的表达谱差异。选取3倍以上及通过查文献与胚胎干细胞自我更新相关的1.5倍以上3倍以下的miRNAs,采用实时荧光定量PCR法验证,利用miRDB、Miranda两个数据库交叉预测差异表达的靶基因,并应用KEGG Pathway进行靶基因功能富集分析。结果与PD0325901单独处理相比,Chir99021联合PD0325901处理组有47种miRNAs上调1.5倍以上,75种miRNAs下调1.5倍以上;用实时荧光定量PCR验证差异表达的miRNAs,结果显示13个miRNAs与芯片结果相符。靶基因预测分析显示,miR-466a-5p、miR-466d-5p处于重要位置,Plcb1、Prkcb处于关键基因位置。结论 Chir99021可引起小鼠胚胎干细胞中的miRNAs差异表达,差异表达的miRNAs可能通过调控Plcb1、Prkcb基因而影响胚胎干细胞的自我更新。