基于GEO乙型肝炎病毒相关肝癌芯片数据的生物信息学分析

目的采用生物信息学方法筛选和分析乙型肝炎病毒(HBV)相关肝细胞癌(HCC)差异表达基因(DEGs),探究HBV相关HCC发生发展的分子机制。方法通过GEO在线分析工具GEO2R筛选出HBV相关HCC组织和癌旁正常组织的DEGs; Enrichr数据库对DEGs行GO功能富集和KEGG通路富集分析;STRING数据库和Cytoscape软件筛选关键基因;GEPIA数据库对关键基因行生存曲线分析。结果筛选出145个DEGs,其中上调基因111个,下调基因34个。功能分析显示,下调DEGs主要涉及咖啡因代谢、视黄醇代谢、细胞色素P450代谢等信号通路,上调DEGs主要涉及p53信号通路、细胞周期、 ECM-受体相互作用等信号通路;共筛选出10个关键基因,其中上调DEGs CDK1、 CCNB1、 ECT2、 TOP2A、 HMMR、 DTL、 NEK2、 BUB1B及下调DEGs ESR1与HCC预后不良有关。结论通过对HBV相关HCC芯片数据的生物信息学分析发现,CDK1、 CCNB1、 ECT2、 TOP2A、 HMMR、 DTL、NEK2、 BUB1B及ESR1基因可能对HBV相关HCC的发生发展起关键作用。     

PM_(2.5)对人脐静脉血管内皮细胞的损伤及黄芩苷的干预作用

目的探讨PM_(2.5)对人脐静脉内皮细胞(EA.hy926)的影响及黄芩苷的保护作用及机制。方法于2015年3月采集广州城区雾霾天气时的大气PM_(2.5),以不同质量浓度(0、50、200、400μg/ml)染毒EA.hy926细胞24 h,检测细胞存活率、凋亡率、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)及乳酸脱氢酶(LDH)活力、细胞内p-p38 MAPK、Bax、Bcl-2蛋白表达。另外分别以黄芩苷(15、30、60μg/ml)和p38 MAPK通路特异性阻滞剂SB203580 20μmol/L预处理细胞,再加入200μg/ml PM_(2.5)染毒24 h,检测上述指标,探讨黄芩苷的干预作用及机制。结果与对照组比较,PM_(2.5)染毒后可降低EA.hy926细胞存活率和SOD活力,增加MDA含量及LDH活力,上调p-p38 MAPK蛋白表达及Bax/Bcl-2蛋白,差异均有统计学意义(P0.05);黄芩苷干预可增加EA.hy926细胞存活率和SOD活力,降低MDA含量及LDH活力,下调p-p38 MAPK蛋白表达及Bax/Bcl-2蛋白,差异均有统计学意义(P0.05)。结论黄芩苷可通过抑制p38 MAPK通路,减轻PM_(2.5)对EA.hy926细胞的损伤。     

基于生物信息学途径探究卵巢癌关键预后基因

目的应用生物信息学途径探究卵巢癌关键预后基因,有助于了解卵巢癌发生发展的分子机制,为卵巢癌患者提供新的治疗靶点。方法从基因表达数据库(gene expression omnibus,GEO)中下载浆液性卵巢癌上皮细胞和正常卵巢上皮细胞芯片数据GSE14407、GSE18520、GSE54388和GSE66957,用R语言软件筛选差异基因并得到共同差异基因。应用clusterProfiler软件对共同差异基因进行GO功能分析及KEGG通路富集分析。使用STRING建立蛋白互作用网络并使用cytoscape选出关键基因。采用survival包、survimner包对关键基因进行预后生存分析。结果经过筛选得到305个共同差异基因,其中250个基因表达上调,55个基因表达下调。共同差异基因主要富集于染色体分离、细胞周期G1/S转变、细胞黏附、细胞间连接、磷脂酰肌醇-3-激酶/丝苏氨酸蛋白激酶(PI3K-AKT)信号通路、Rap1信号通路、细胞增殖调控和粘附斑激酶信号通路等。蛋白互作用网络筛选得到14个关键基因,生存分析显示UBE2C基因的高表达导致卵巢癌患者的总生存率明显降低。结论UBE2C基因的表达与卵巢癌患者的总生存率密切相关,有望成为提高卵巢癌患者预后的新的生物学靶点。     

头颈部鳞状细胞癌差异表达基因的生物信息学分析

目的:采用生物信息学技术挖掘头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)差异表达基因(DEGs)和信号通路,为HNSCC的治疗寻找新的治疗靶点。方法:从基因表达综合(GEO)数据库下载基因芯片数据集GSE6631,利用GEO2R筛选DEGs。采用注释、可视化和整合发现数据库(DAVID)对DEGs进行基因本体论(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析;通过蛋白质相互作用的String数据库和Cytoscape软件构建DEGs对应的蛋白质相互作用网络,并从网络中筛选出核心基因。利用基因表达谱分析(GEPIA)网络服务器在线分析关键基因(Hub基因),制作箱线图比较核心基因在HNSCC肿瘤和正常组织的表达量及错误发现率(FDR),验证具有显著表达的核心基因。结果:共筛选出150个表达差异明显的基因,其中包括85个上调基因,65个下调基因。以P<0.05为筛选条件,上调基因富集到52个生物学过程及7条富集通路;下调基因富集到37个生物学过程及3条富集通路。所有DEGs共有49个生物学过程呈显著性富集(t=-0.033,P<0.05,FDR<0.05),6条富集通路呈显著性(FDR<0.05)。共计63个DEGs及322条互作关系的蛋白质相互作用网络,并选出degree值排名前10的DEGs作为核心表达基因,其在HNSCC组织中均为高表达。结论:采用生物信息学方法能有效分析HNSCC与正常组织DEGs,筛选出的10个DEGs,均为HNSCC发病过程中具有显著意义的生物标记物。     

染矽尘大鼠早期肺组织差异基因表达谱的研究

目的 研究染矽尘大鼠早期肺组织与正常肺组织的差异基因表达谱.方法 应用气管暴露法建立雄性Wistar大鼠染矽尘模型和对照组,每组3只,应用Illumina激光共聚焦光纤微珠基因芯片技术,研究建模后14 d时的大鼠肺组织差异基因表达谱,并采用DAVID生物信息学分析工具,进行Fisher精确概率检验,对差异基因的基因功能和生物学通路进行富集统计学分析.结果 检测出的有效基因共22 107个,筛选出染矽尘组与对照组的差异基因共1567个,其中上调基因为765个,下调基因为802个.在KEGG生物学通路数据库中,共406个差异基因获得注释,上调基因为204个,其中11个生物学通路相关基因显著上调;下调的基因有202个,其中3个生物学通路相关基因显著下调.Real-time PCR实验验证了血红素加氧酶1(HMOXl)、超氧化物歧化酶2(SOD2)基因上调的趋势和基因芯片结果是一致的.结论 本次实验筛选出了染矽尘早期大鼠肺组织差异基因,提示矽尘致肺纤维化过程中可能存在相互作用的基因簇.     

组蛋白脱乙酰基酶及其抑制剂与宫颈癌

组蛋白乙酰化等表观遗传修饰在宫颈癌的发生及发展中具有重要作用.组蛋白脱乙酰基酶参与组成转录抑制复合物实现对多种肿瘤抑制基因表达的调节.组蛋白脱乙酰基酶与组蛋白脱乙酰基酶抑制剂通过对组蛋白乙酰化水平的调控,影响特定基因的表达,改变细胞周期的进程.组蛋白脱乙酰基酶抑制剂已被证实具有抗肿瘤作用,多种有关组蛋白脱乙酰基酶抑制剂的药物临床试验正在进行中,以期成为治疗宫颈癌的一个新方向.     

染矽尘大鼠毒理效应相关差异基因表达谱的研究

目的 研究染矽尘大鼠毒理效应相关差异基因表达谱.方法 应用气管暴露法对雄性Wistar大鼠进行二氧化硅(50 mg/ml)染尘,对照组大鼠气管内灌注1ml灭菌生理盐水.染尘后第14天处死大鼠,取肺组织.应用Illumina激光共聚焦光纤微珠基因芯片技术,研究大鼠肺组织差异基因表达谱,采用因注释、富集数据库(the database for annotation,visualization and integrated discovery,DAVID)生物信息学分析工具,对差异基因的基因功能和生物学通路进行富集统计学分析.结果 检测出的有效基因共22107个,筛选出染矽尘组与对照组的差异基因共1567个,其中上调基因为765个,下调基因为802个.与毒理效应相关的差异基因有461个,其中上调基因为285个,下调的有176个.Real-time PCR实验验证了血红素加氧酶(HMOX1)、过氧化物歧化酶(SOD2)基因上调的趋势和基因芯片结果是一致的.结论 二氧化硅粉尘诱导的大鼠肺组织纤维化中起毒理效应的大量相关基因上调或下调,二氧化硅所致的肺纤维化可能存在复杂的基因网络调控系统,其中,毒理机制是肺纤维化发生发展过程中的重要一环.     

杀草强诱导人甲状腺Nthy-ori-3-1细胞肿瘤相关基因表达谱变化

目的以人甲状腺Nthy-ori-3-1细胞为受试对象,通过差异性表达谱芯片分析,探索杀草强致人甲状腺肿瘤的相关机制。方法以1~100μg/m L杀草强处理Nthy-ori-3-1细胞24 h后,用MTT法检测其对细胞增殖的影响。以100μg/m L杀草强处理细胞24 h后,做基因表达谱分析,并用GO(Gene Ontology)分析和pathway分析芯片结果,用实时定量PCR验证芯片结果。结果 MTT结果显示,所有检测浓度杀草强对Nthy-ori-3-1细胞增殖均无显著影响。芯片结果显示,有90个基因表达显著变化,55个上调,35个下调;GO分析显示,43个基因与生物过程相关(37个上调,6个下调),42个与分子功能相关(37个上调,5个下调),44个与细胞组分相关(38个上调,6个下调)。Pathway结果显示差异基因共影响45条信号通路,其中10条与肿瘤发生发展密切相关。实时定量PCR验证差异基因表达与芯片结果一致。wnt5b、arnt2和bmp2基因在多条肿瘤相关通路中均有显著变化。结论杀草强可能通过多信号通路导致甲状腺肿瘤,其中wnt5b、arnt2和bmp2等基因可能是其主要靶基因。     

机动车排放PM_(2.5)对EA.hy926细胞DNA甲基化效应研究

目的探讨机动车排放PM2.5对EA.hy926细胞(人脐静脉内皮细胞和人肺腺癌细胞株A549融合的细胞株)增殖功能、DNA甲基化及凋亡的影响。方法机动车排放PM2.5对EA.hy926细胞染毒24 h。采用MTS法测定机动车排放PM2.5对细胞增殖功能的影响;DNA甲基化定量检测试剂盒(比色法)测定机动车排放PM2.5对细胞DNA甲基化的影响;Annexin V-FITC/PI染色,流式细胞仪测定机动车排放PM2.5对细胞凋亡的影响。结果机动车排放PM2.5染毒24 h可抑制细胞增殖功能,当染毒质量浓度为200μg/m L时,与PBS对照组比较差异有统计学意义(P<0.05);随着染毒质量浓度的增加细胞DNA甲基化率(5-m C%)下降,在染毒质量浓度为50μg/m L和200μg/m L时,与PBS对照组比较差异有统计学意义(P<0.05);随染毒质量浓度升高细胞诱导凋亡率逐渐升高。结论机动车尾气排放PM2.5可以抑制EA.hy926细胞的增殖功能,改变EA.hy926细胞的DNA甲基化率,对EA.hy926细胞产生诱导凋亡作用。此外DNA甲基化可能是细胞增殖和凋亡的机制,定点基因的甲基化仍需要进一步研究。     

肾衰患者肾纤维化发展的关键候选基因和通路的生物信息学分析

目的肾脏纤维化是各种原发或继发性肾脏病持续进展,导致正常肾脏组织结构被细胞外基质所取代,伴肾功能进行性不可逆性损害的病理过程,是引起终末期肾衰竭的主要原因和病理基础之一。ESRD患者需要接受RRT以延长生命,消耗大量医学资源。近年来对肾脏纤维化机制的有关研究很多,但涉及的信号通路和驱动基因在很大程度上还不清楚。利用生物信息学方法分析影响肾脏纤维化发病的关键基因和通路,为进一步动物实验研究其功能和参与的调控机制提供一定的理论依据。方法在公共基因芯片数据库(GEO)中下载肾脏纤维化相关基因表达谱数据(GSE66494)。该芯片包括53例肾脏纤维化患者组织样本及8例正常人肾脏组织。我们利用GEO2R工具对肾纤维化患者组织与正常组织中表达的基因进行差异分析,并利用DAVID工具对差异表达基因进行功能和通路富集分析(GO、KEGG)。我们还通过生物信息学工具STRING v10.5构建差异基因的蛋白质-蛋白质相互作用网络,并利用Cytoscape对蛋白质互作网络进行可视化并筛选核心基因。结果通过对53例肾纤维化组织与正常组织基因表达谱数据进行差异分析,我们从GSE66494数据集中共筛选出514个差异表达的基因,其中138个在肾纤维化组织中上调,376个在肾纤维化组织中下调。GO分析结果显示,差异表达基因主要富集在细胞外组成成分,急性期反应以及物质运输相关生物学过程等。KEGG结果显示差异表达的基因参与调控的显著的信号通路主要包括:胰腺分泌,蛋白质的消化和吸收,非洲锥虫病,PPAR信号通路,PI3K-Akt信号通路以及疟疾通路。通过构建差异表达基因的蛋白质-蛋白质相互作用网络,我们从差异表达基因中筛选出了10个核心基因包括ALB,TOP2A,MYC,FOS,PLG,IL10,CCNB2,REN,PTGS2,TAC1。结论我们通过生物信息学方法发现了在正常组织与肾纤维化组织中差异表达的514个基因,并发现了其调控的重要的信号通路。以上这些差异基因尤其是核心基因,和信号通路,可能是参与肾纤维化发生,发展的关键基因和通路,这为肾脏纤维化的诊断和治疗提供了新的思路或新靶点。     

飞燕草素葡萄糖苷抑制人血管内皮细胞凋亡的作用及机制研究

目的观察飞燕草素葡萄糖苷(Dp)对氧化低密度脂蛋白(oxLDL)诱导的人血管内皮细胞株EA.hy926凋亡的影响,并探索相关分子机制。方法 CCK-8等试剂盒分别检测不同浓度的Dp(25、50、100、200μmol/L)对oxLDL诱导的细胞活力、MDA和LDH生成的影响;激光共聚焦显微镜检测Dp对oxLDL诱导的细胞内ROS生成、线粒体膜电位和线粒体膜通道孔开放状态的影响;流式细胞仪检测不同浓度的Dp对oxLDL诱导的细胞凋亡的影响;Western blot法检测Dp对oxLDL诱导的bcl-2及bax蛋白表达水平的影响。结果 Dp能明显抑制oxLDL诱导的EA.hy926细胞活力降低,及MDA和LDH生成增加,并呈浓度依赖关系;与oxLDL处理组比较,不同浓度的Dp预处理细胞2 h后,总凋亡细胞百分比显著降低(P<0.05);Dp能明显抑制oxLDL诱导的细胞内ROS生成、线粒体膜电位下降和线粒体膜通道孔开放,并能明显抑制oxLDL诱导的细胞内bcl-2蛋白表达水平降低及bax蛋白表达水平增高。结论 Dp可能通过线粒体途径抑制oxLDL诱导的血管内皮细胞凋亡发生。     

利用基因表达系列分析数据库进行数字化基因差异显示筛选胃癌相关基因

目的对肿瘤基因组解剖计划获得的海量数据进行充分数据挖掘,筛选胃癌差异表达基因。方法采用数字化基因差异显示技术对肿瘤基因组解剖计划数据库中的4个胃癌和2个正常胃组织文库共300,783条基因表达系列分析数据进行了分析。结果筛选出差异表达的已知基因136个,其中胃癌中表达上调的有54个,下调82个,EST序列65条,其中上调24条,下调41,虚拟Northern和数字化显示对筛选出的差异表达基因PTMA构建了全身正常组织和肿瘤组织的基因表达图谱。结论充分利用生物信息学工具可以快速有效地筛选肿瘤差异表达基因,指导后续分子生物学实验研究。筛选出来的差异表达基因通过验证,有望成为新的胃癌分子靶标。     

基于基因测序和GEO数据挖掘探讨结核性溃疡的发病机制

 目的 通过生物信息学途径,挖掘结核性溃疡发生发展过程中的关键基因,为结核性溃疡的研究提供新思路。方法 选择课题组前期基因测序的数据集及基因表达综合数据库(GEO)下载的数据集GSE83456,利用R软件筛选出共同的差异表达基因,再对共同的差异基因进行基因本体论(GO)以及京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析。利用STRING及Cytoscape软件构建蛋白质与蛋白质相互作用(PPI)网络并进行可视性,使用cytoHubba插件进一步筛选出关键基因,用基因组富集分析(GSEA)进行验证。选取2021年7月—2022年3月某院住院的60例结核性溃疡患者及同期60例健康体检人员,利用逆转录聚合酶链反应(qRT-PCR)对血清中的关键基因进行验证。结果 筛选出共同的差异表达基因19个,主要富集在抗病毒免疫反应、单核细胞趋化性调节、干扰素-β等功能以及NOD样受体信号通路、感染性疾病等方面。分析PPI后筛选出GBP1作为关键基因,GSEA证实GBP1与结核性溃疡高度相关。qRT-PCR证实GBP1在结核性溃疡患者的血清中高表达,并在治疗2周后明显下降(均P＜0.001)。结论 GBP1可能成为结核性溃疡诊断的生物学标志物以及治疗的潜在靶点。     

黄曲霉毒素B 1诱导肝细胞损伤中miRNAs差异表达及其靶基因和转录调控因子分析

目的 通过分析黄曲霉毒素B 1诱导肝细胞损伤中miRNAs的差异表达情况，预测其靶基因和转录调控因子并构建三者间的网络调控图，探讨差异表达miRNAs可能发挥的生物学作用。方法 体外建立肝细胞AFB l暴露模型，通过高通量测序和生物信息学分析差异表达miRNAs及其靶基因与转录调控因子间的关系。结果 本研究得到60个差异表达的miRNAs（28个上调、32个下调），其靶基因KEGG富集后最主要的通路是cAMP信号通路，通过RT-qPCR验证得到5个低表达和3个高表达miRNAs，并将miRNAs靶基因、靶基因互作蛋白、miRNAs转录因子构建TF-miRNA-gene网络图。结论 本研究中差异表达miRNAs在AFB 1致肝细胞损伤中可能通过调控cAMP信号通路影响细胞代谢及表达、诱导细胞的增殖和凋亡，而miRNAs与靶基因和转录调控因子间的确切作用机制尚需进一步研究。     

二十碳五烯酸对人树突状细胞成熟过程中基因表达谱影响的研究

目的研究二十碳五烯酸(EPA)对人树突状细胞成熟过程中基因表达谱的影响。方法采用GM-CSF及IL-4诱导人外周单核细胞获得非成熟树突状细胞,然后将细胞分为三组处理,A组,维持树突状细胞的未成熟状态;B组,LPS(100ng/ml)作用48h诱导树突状细胞的成熟;C组,经EPA(50μmol/L)预处理24h后再予以LPS(100ng/ml)诱导树突状细胞的成熟。用低通量的cDNA表达谱芯片检测三组细胞基因表达谱的情况。RT-PCR法验证相关差异表达基因的结果。结果在LPS诱导树突状细胞成熟的过程中共有29条基因表达增加,9条基因表达下降。但是经EPA孵育24h后再予以LPS诱导"成熟"的人树突状细胞其基因表达水平发生明显变化,与未经EPA处理的成熟树突状细胞比较,共有15条基因出现差异表达,其中在29条本该上调的基因中有11条基因表达出现下降,1条基因出现上调。在9条本该表达下调的基因中有1条基因出现上调,2条明显下调。RT-PCR验证了其中6条基因的芯片结果。结论 EPA对树突状细胞的成熟过程中多种基因的表达具有明显的抑制作用,其范围涉及细胞因子及抗原提呈分子等不同基因。     

不同剂量γ射线对人外周血miRNA的表达影响

目的 利用高通量miRNA测序和生物信息学技术，筛选人外周血中辐射敏感的miRNA分子，为辐射损伤提供早期诊断指标。方法 采集健康成年男性的外周血，给予0.2 Gy和2.0 Gy γ射线照射，于照射后6 h提取总RNA，应用高通量miRNA测序手段获得差异的miRNA，qRT-PCR方法验证部分差异的miRNA，通过mirdbV6和Target Scan7.1数据库预测共同差异miRNA的靶基因，并进行KEGG生物信息学分析。结果 人外周血经不同剂量 γ 射线照射后6 h，0.2 Gy组差异miRNA有10个，2 个表达上调，8 个表达下调；2.0 Gy作用后共鉴定出9 个表达上调、12 个表达下调miRNA分子，差异有统计学意义（P < 0.05）。其中有5个miRNA在2个剂量组均发生显著变化。RT-PCR实验结果表明有4个miRNA，miR-23c、miR-1287-5p、miR-219a-3p、miR-320d与测序结果一致。生物信息学结果表明，在2个剂量组均差异表达的miRNA可能通过参与调控MARK、RAS、P53、RIG-I等信号通路影响细胞增殖、凋亡、DNA损伤修复及免疫调控。结论 miR-23c、miR-1287-5p、miR-219a-3p、miR-320d分子有望成为辐射损伤新的血液标志物。     

电磁脉冲诱导小鼠肠组织基因表达谱的变化

目的用基因芯片技术研究电磁脉冲(EMP)对小鼠肠组织的生物效应。方法将12只小鼠随机分为正常组和EMP组(每组6只),用200kV/m,200次的电磁脉冲辐照大鼠,于照后第18h,活杀小鼠,取空肠,提取RNA,经反转录后用Cy3、Cy5荧光标记,获得两组动物来源cDNA探针;cDNA探针与基因表达谱芯片进行杂交,结果由扫描仪扫描并用软件进行分析统计。结果EMP组与正常组相比,有56条基因表达发生了明显变化,其中有37条基因表达水平明显升高,而19条基因表达量明显下降。在表达异常的基因中有19条基因是已知功能或部分功能的基因,其中α-catenin胞质蛋白、淋巴细胞同型抗原、谷氨酰果糖6磷酸氨基转移酶、核糖体蛋白S17、小富脯氨酸蛋白2A、腺状激肽释放酶、脂氧合酶、醛酮还原酶、RNA结合蛋白、α-胰淀粉酶2、弹性蛋白酶2、p6-5淋巴细胞抑制因子基因等12条为表达上调基因;Jam新连接粘附分子、精氨酸甲基转移酶,Carm1、NNP-1、2-5寡腺苷酸合成酶、Mlark、ATP合成酶α亚基、解偶联蛋白基因等7条为表达下调基因,其余37条则为未知功能的基因。结论电磁脉冲辐照可诱导小鼠肠组织多个基因特异性表达,且上调基因数居多。