生物信息学在肝细胞癌风险预测中的应用

生物信息学是一门交叉科学,通过综合运用数学、计算机科学和生物学的各种工具,来阐明和理解大量生物数据所包含的生物学意义。随着基因组学测序技术的不断发展,产生大量的生物学数据资源,从大数据中挖掘所蕴藏的生物学意义,已成为了当前亟待解决的主要任务之一。本文主要归纳总结基于特征基因的肝癌风险预测模型,为肝癌的早期检测、预后和治疗方案的优化提供新观点。     

基于生物信息学筛选早发性乳腺癌差异表达基因

目的筛选并分析与早发性乳腺癌发生、发展相关的靶基因。 方法(1)在美国国立生物技术信息中心的公共基因芯片数据库(GEO)中检索早发性乳腺癌样本及非早发性乳腺癌样本相关基因芯片数据。对上述数据使用GEO2R、R4.1.2及Venn软件筛选出相关差异表达基因(DEGs)，并运用在线分析工具(Web Gestalt)对DEGs，进行相关功能和信号通路富集分析。(2)同时，通过String在线数据库构建DEGs编码的蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络，并利用Cytohubba插件对该网络中的基因进行评分，筛选出枢纽基因。将枢纽基因导入Kaplan-Meier生存分析工具(Kaplan-Meier Plotter)，评估枢纽基因在早发性乳腺癌的预后价值。(3)将肿瘤基因组图谱(TCGA)数据库中的肿瘤组织以年龄为标准进行分组，分析枢纽基因在各年龄组中的表达，并与正常组织中的表达进行比较，对得到的枢纽基因进行验证。DEGs表达量的多组间比较使用Kruskal-Wallis H检验，使用Bonferroni法进行两两比较。 结果(1)筛选出编号为GSE89116、GSE109169、GSE36295的基因芯片数据集，共得到80个差异表达基因，其中上调差异表达基因17个，下调差异表达基因63个。富集分析显示：DEGs主要富集在脂质代谢和氧化还原过程以及PPAR信号通路、AMPK信号通路上。(2)在PPI中发现主要的关键基因为PPARG、ADIPOQ、LIPE、PCK1、PDK4、ACACB、PLIN1、CAV1、CD36、ANGPTL4。ACACB、ADIPOQ、CAV1、LIPE、PLIN1、PPARG基因的低表达与乳腺癌患者的不良OS相关(HR＝0.69、0.84、0.76、0.88、0.78、0.82；95%CI：0.59~0.80、0.76~0.93、0.67~0.83、0.79~0.97、0.70~0.86、0.73~0.90；P均<0.050)。(3)ACACB、ADIPOQ、LIPE、PLIN1、CAV1及PPARG这6个与预后相关的基因在正常组织中的表达量均远高于各年龄组肿瘤组织中的表达量(χ²＝104.03、179.57、161.85、189.87、118.56、103.62，P均<0.001)，早发性乳腺癌组(21~40岁)的LIPE、PLIN1表达量低于41~60岁、61~80岁年龄组，差异具有统计学意义(LIPE: Z＝21.07、23.12, P均<0.050; PLIN1：Z＝16.89、18.76, P均<0.050)。 结论早发性乳腺癌与非早发性乳腺癌存在差异基因表达谱，LIPE、PLIN1可能是早发性乳腺癌发生、发展的关键基因。     

噬菌体基因组PaP1的鸟枪法测序及其生物信息学分析

目的对分离的铜绿假单胞菌噬菌体PaP1进行全基因组测序，并进行初步的生物信息学分析，为噬菌体的改造及其治疗奠定基础。方法采用鸟枪法随机测序和重叠群组装的策略对PaP1进行基因组测序，并通过EditSeq、开放读码框架（ORF）finder、GeneMark^TM、BPROM、FindTerm、Palindromes、Equicktandem及FAStRNA等软件对所获得的基因组序列的一般特征、蛋白质同源性序列及tRNA基因等进行分析和预测。结果PaP1基因组约为90000bp，其中最大重叠群为28249bp。在已获得序列中预测出120个ORFs、41个推定基因及9个簇集在5’末端的tRNA基因。在41个推定基因中，预测出编码DNA末端酶大亚单位、DNA解旋酶B亚单位、肽聚糖结合蛋白及3个尾丝蛋白等6个基因的功能。结论鸟枪法只能测出噬菌体基因组PaP1的部分序列，重复序列的存在是该基因组测序困难的原因。     

生物信息学在控制SARS中的应用

目的 快速准确地对可疑病人进行筛选，早期诊断传染性疾病SARS。方法 运用生物信息学这一门数学、统计学、计算机学和生物医学相交融的学科作为研究工具。结果 破解SARS的病原一变异冠状病毒的DNA序列，从而获得SARS冠状病毒全基因组芯片。结论 生物信息学是新世纪跨专业的一门前沿学科。     

基于生物信息学筛选甲状腺乳头状癌相关预后基因

目的:通过生物信息学方法分析甲状腺乳头状癌预后相关基因,为后续实验提供理论基础,以便进一步研究甲状腺乳头状癌发生的可能机制。方法:利用生物信息学方法从癌症基因组图谱(the cancer genome atlas, TCGA)数据库中下载甲状腺乳头状癌和癌旁组织样本的RNA测序数据,通过差异分析获取差异基因;利用基因本体论(gene ontology, GO)和京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes Genomes, KEGG)进行差异基因生物学功能和通路富集分析;通过蛋白交互网络分析法(protein-protein interaction, PPI)筛选出关键基因;通过生存分析研究关键基因对甲状腺乳头状癌患者生存预后的影响。结果:在TCGA数据库中共筛选出甲状腺乳头状癌患者237例,其中甲状腺乳头状癌组织212例,甲状腺癌旁组织25例。通过差异基因分析后共筛选出715个差异基因;通路富集分析显示,神经信号转导活性、逆行内源性大麻素信号为主要的信号通路;通过PPI法共筛选出18个关键基因,包含9个上调基因和9个下调基因;通过生存分析发现高表达...     

冠状动脉粥样硬化性心脏病患者心外膜脂肪组织的生物信息学研究

背景 心血管疾病（CVD）是常见病和多发病,患病率和死亡率呈快速上升趋势。动脉粥样硬化（AS是缺血性CVD的病理基础,研究表明心外膜脂肪组织（EAT）通过分泌外泌体（EXO）和生物活性物质促进AS进展,但其作用机制仍需进一步研究。目的 通过生物信息学方法挖掘冠状动脉粥样硬化性心脏病（CAD）患者EAT中的关键基因,探讨免疫细胞浸润情况,联合CAD患者EXO间差异表达基因（DEGs）推测EAT来源EXO间DEGs并进行验证,从细胞及分子水平上探讨EAT在CAD疾病过程中的作用机制。方法 从基因表达综合数据库（GEO）中下载关于EAT的数据集GSE64554、GSE120774,根据临床信息将EAT的测序数据分为CAD组和健康对照组,使用R语言及相关软件包进行生物信息学分析。首先使用R语言筛选CAD组与健康对照组EAT间DEGs,并进行GO富集分析和KEGG通路富集分析,构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络,评估所选基因的生物学功能及可能参与其调控的转录因子。构建GSE64554数据集中EAT的加权基因共表达网络（WGCNA）,获取同CAD表型相关的基因模块,将所获EAT间DEGs与模...     

患者血清microRNA表达谱及相关生物信息学分析

探讨慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者血清中microRNA(miRNA)的差异性表达谱,并通过生物信息学探索其意义。方法 下载GEO数据库开源数据集（GSE70080）,分析慢阻肺患者与正常人血清的miRNA差异性表达谱,分析其对慢阻肺的诊断价值,运用miRTarbase、Target Scan、PicTar 、miRDB等软件预测和筛选miRNAs的靶基因,并将得出的上述靶基因功能富集、信号通路及蛋白质互作网络分析。 结果 该数据集中慢阻肺与健康对照组血清差异表达的miRNA共62个(P＜0.05) ,其中较对照组上调8个,下调54个,上调miRNA和下调miRNA诊断慢阻肺的受试者曲线下面积分别为0.938和0.969。靶基因预测显示差异性表达miRNA共有15099个靶基因,GO功能分析显示上述靶基因主要涉及Wnt、MAPK、NF-κB等重要生物学过程,KEGG分析主要富集于Wnt、NF κB、MAPK等信号通路。miRNA和mRNA的网络图显示SLC4A8与多个miRNA相关。蛋白质互作网络显示靶基因编码蛋白质间存在复杂的相互作用,ACVR1B、ACVRL1、KRT2、KRT74、KRT82在互作网络中具有核心地位。结论 慢阻肺患者的血清miRNA存在差异性表达,miRNA可能通过调控靶基因参与调控相关的生物功能和通路参与慢阻肺发病机制调控     

基于GEO数据库的IgA肾病基因的筛选和生物信息学分析

目的通过生物信息学分析鉴定IgA肾病的生物标志物,旨在阐明IgA肾病疾病进展的可能分子机制。方法从GEO数据库下载包含IgA肾病患者和健康对照的微阵列数据集GSE104948、GSE93798和GSE37460数据集,并使用limma R包进行分析,以获得差异表达基因。然后进行GO分析和KEGG通路富集分析,运用STRING和Cytoscape软件构建蛋白互作网络以阐明IgA肾病的分子机制。结果应用limma R包分析鉴定出30个DEG,包括16个上调基因,14个下调基因。FN1和COL1A2等上调基因主要参与细胞外基质受体互作及PI3K-Akt信号通路。IgA肾病中ALB基因显著下调。FN1,COL1A2,ALB和FABP1基因被筛选为枢纽基因。结论FN1、COL1A2、ALB和FABP基因可能在IgA肾病的发展中起重要作用,并可能作为诊断和治疗IgA肾病的潜在分子靶标。     

全球历年人甲型流感病毒H3A1抗原的分子进化研究

目的应用生物信息学数据库和工具，对现有的H3N2亚型人甲型流感病毒全球分离株的H3A1抗原序列进化规律进行分析研究。方法下载NCBI Genbank和流感病毒数据库中全部的甲型流感病毒H3A1序列，首先用两步聚类法进行样本拆分，随后分类绘制出完整的进化树。结果人H3A1序列呈现出单一主干的进化趋势，随着时间的推移，进化树结构和进化模型相关参数均呈现出一定的变化规律，关键变异株的出现则无明显的地域分布特征。结论人流感病毒H3A1抗原的进化主要是病毒抗原漂移和人类免疫选择相互作用的结果，新变异株的出现并未出现明显的地域倾向性，中国华南地区不应当被认为是H3亚型新变异株的发源地。