基于生物信息学的肝内胆管癌差异表达基因谱中关键基因的筛选及分析

背景与目的：肝内胆管癌（ICC）是指来源于肝内胆管上皮的一种恶性肿瘤,其发病隐匿,恶性程度高。ICC早期无明显临床表现,大多数患者确诊时往往已失去手术机会,因此预后极差。寻找ICC的早期诊断和治疗靶标具有重要意义,因此,本研究通过生物信息学方法对影响ICC发生发展的关键基因进行筛选。方法：从GEO数据库下载2个ICC转录组数据集（GSE107943、GSE119336）。用R语言的edge R包筛选出差异表达基因,然后对这些差异表达基因进行GO和KEGG通路富集分析。通过STRING数据库建立差异表达基因的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络,使用Cytoscape中的MCODE插件发掘出关键调控基因。分析关键调控基因在肿瘤组织中的表达,采用UALCAN、GEPIA数据库进行验证。通过UCSC XENA数据库分析关键调控基因在泛癌中的表达。利用TCGA数据库分析关键调控基因共表达基因。采用UALCAN、GEPIA数据库分析关键调控基因与患者预后、肿瘤分级、分期、淋巴转移的关系。使用R语言GSVA包计算关键调控基因表达与免疫浸润相关性。绘制ROC曲线评价关键调控基因对ICC的预测能力。采...     

甲状腺乳头状癌潜在关键基因的生物信息学分析

背景与目的 甲状腺癌是近年来发病率增长最快的疾病,甲状腺乳头状癌（PTC）是甲状腺癌最多见的一种亚型。目前,亟需寻找与PTC相关的生物标志物分子,以提高预后诊断和提供高效的治疗靶标。方法 检索并分析GEO数据库PTC相关的的微阵列数据集（GSE60542,GSE33630和GSE3467）,通过GEO数据库的GEO2R工具筛选PTC和正常甲状腺组织的差异表达基因。对差异基因行全基因组的富集分析,这些差异基因蛋白质之间的相互作用通过线上数据库工具分析,通过Cytoscape软件进行可视化处理。通过Cbioportal分析工具评估关键基因对PTC的预后价值并进一步行实验验证。结果 共鉴定62个上调和40个下调差异基因,挑选出10个具有高度连通性的关键基因,其中,KIT降低与PTC的预后不良相关（P<0.01）。通过qRT-PCR检测52例PTC组织和癌旁正常组织中KIT的表达,结果显示,KIT在癌组织中表达较癌旁正常组织显著降低（P<0.001）,KIT的表达与临床分期（P=0.008）和淋巴结转移明显相关（P=0.023）。结论 KIT在PTC组织中表达较正常甲状腺组织降低,其可能是PTC患者预后不良的关键基因,并有望成为PTC的治疗靶标和分子生物学标志物。     

生物信息学技术筛选微小病变肾病差异表达基因及其作用通路分析

目的:筛选微小病变肾病（minimal change disease,MCD）的差异表达基因及其作用通路,探讨MCD发病的分子机制。方法:芯片数据来源于美国国立生物技术信息中心（NCBI）平台下的基因表达综合数据库（GEO）。选取含MCD信息的数据芯片GSE104948和GSE104954,数据集包含19例MCD肾活检...     

基于生物信息学胰腺腺癌关键基因的筛选及支持向量机诊断模型的构建

背景与目的：胰腺癌是一种常见的消化道恶性肿瘤,其主要病理类型为胰腺腺癌（PAAD）,因早期诊断困难且缺乏有效的治疗措施,故预后极差。因此,寻找PAAD的诊治新靶标具有重要意义。本研究通过生物信息学方法筛选与PAAD诊断和预后相关的关键基因,构建分类PAAD样本和正常样本的支持向量机（SVM）模型,以期为PAAD的诊治及机制研究提供依据。 方法：从基因表达数据库（GEO）中下载3个芯片数据（GSE28735、GSE62165、GSE62452）,应用R语言的Limma包筛选出PAAD组织和正常组织间的差异表达基因（DEGs）。利用STRING数据库对DEGs进行GO和KEGG通路富集分析。再以STRING数据库构建DEGs的蛋白互作网络（PPI）,利用Cytoscape软件进行可视化编辑,并通过MCODE插件进行关键子网络分析。使用R语言的survival包筛选PPI和关键子网络中与预后相关的关键节点,将其上传至Metascape进行功能富集分析。利用R语言caret包中递归式特征消除（RFE）算法筛选关键节点中的最优特征基因,在GEPIA数据库中验证最优特征基因的表达差异,随后通过R语言的e1071包构建最优特征基因的SVM模型,并在3个芯片数据中借助R语言的pROC包对该模型进行验证。在TCGA数据库中,用R语言的survminer包筛选出最优特征基因中与PAAD预后相关的基因作为关键基因。 结果：共筛选出257个DEGs,包括168个上调基因和89个下调基因。GO分析结果表明DEGs主要参与细胞外基质的组成、细胞黏附、丝氨酸肽酶活性等生物学过程。KEGG分析显示,DEGs主要富集于蛋白质的消化和吸收、胰腺的分泌、黏着斑、PI3K-Akt信号通路。生存分析筛选出14个关键节点同时在GSE28735和GSE62452中与预后相关（均P<0.05）,这些基因在肿瘤侵犯和肿瘤发生中发挥一定作用。RFE筛选出8个最优特征基因：LAMA3、FN1、ITGA3、MET、PLAU、CENPF、MMP14、OAS2;GEPIA数据库验证发现这8个最优特征基因在PAAD组织中明显上调（均P<0.01）;这些基因构建的SVM模型在3个芯片数据中ROC曲线的AUC依次为0.898、1.000、0.905。TCGA数据库验证发现LAMA3、ITGA3、MET、PLAU、CENPF及OAS2的上调与PAAD预后不良有关（均P<0.05）。 结论：关键基因LAMA3、ITGA3、MET、PLAU、CENPF及OAS2可能成为PAAD诊治的新靶点;基于8个最优特征基因构建的SVM模型可有效诊断PAAD。     

甲状腺癌非编码RNA与mRNA差异表达谱及竞争性内源RNA调控网络分析

目的:通过生物信息学方法分析甲状腺癌预后相关的非编码RNA与mRNA及信号通路。方法:从癌症基因组图谱(TCGA)数据库中下载568例甲状腺癌患者的临床信息及其组织样本的非编码RNA(lncRNA、miRNA)与mRNA数据,筛选出差异表达的非编码RNA与mRNA,对差异表达的mRNA进行功能富集分析与通路分析;构建lncRNA-miRNA-mRNA的竞争性内源RNA(ceRNA)调控网络;结合临床信息进行生存分析获取与甲状腺癌预后相关的非编码RNA与mRNA。结果:共筛选出差异表达的lncRNA 497个(上调93个,下调404个),miRNA 72个(上调5个,下调67个),mRNA 1 097个(上调233个,下调864个)。功能富集分析结果显示差异表达的mRNA主要参与单组织过程、单组织细胞过程、刺激反应等生物学过程,受体结合、分子功能调节、钙离子调节等细胞功能以及细胞、细胞膜、细胞外组件等细胞构成过程。通路分析结果显示差异表达的mRNA主要参与神经反应受体-配体相互作用、细胞因子-细胞因子受体相互作用、肿瘤转录失调等信号通路的调节。构建的lncRNA-miRNA-mRNA ceRNA互作网络中,有2个差异表达lncRNA(MIR181A2HG、OPCML-IT1),1个差异表达miRNA(miRNA-184)和2个差异表达mRNA(E2F1、SALL3)与甲状腺癌的总体生存期明显有关(均P0.05)。结论:所筛选的非编码RNA与mRNA以及相关信号通路在甲状腺癌的预后密切相关,并为甲状腺癌发生、发展机制的研究提供了新的方向。     

微管相关蛋白tau在乳腺癌中表达及临床意义的生物信息学分析

目的:通过生物信息学方法分析微管相关蛋白tau(MAPT)在乳腺癌中的表达及其临床意义。方法:分别从TCGA、bc-GenExMiner、GEO、Kaplan Meier Plotter等公共数据库当中下载乳腺癌中MAPT表达的数据资料,分析MAPT在乳腺癌中的表达情况及其与乳腺癌类型、治疗、预后的关系。结果:总体分析结果显示,MAPT在乳腺癌组织中表达高于正常乳腺组织(P0.01),但分组分析显示,MAPT在恶性程度低、临床分期早、内分泌治疗敏感的乳腺癌中呈高表达,反之则相反。MAPT高表达乳腺癌对他莫昔芬敏感性更高但容易对紫杉醇耐药(P0.01)。总体分析结果显示,MAPT高表达乳腺癌患者的总生存期与无复发生存期均长于其低表达乳腺癌患者(HR=0.65,95%CI=0.48～0.89,P0.05;HR=2.91,95%CI=1.54～5.51,P0.05),但分组分析显示,仅LuminalA型患者与总体结果一致,其余类型或无关或相反。结论:MAPT的表达在不同类型的乳腺癌中存在差异,且与乳腺癌的耐药与预后密切相关,在指导乳腺癌治疗和评估预后方面具有一定临床意义。     

基于公共数据库的甲状腺癌预后风险基因筛选

背景与目的 甲状腺癌的发病率呈逐年增长趋势,尽管其总体预后较好,但仍有部分患者因复发或转移而死亡。本研究旨在基于公共数据库应用生物信息学方法筛选甲状腺癌的预后风险基因。方法 从癌症RNA测序关系（CRN）数据库下载甲状腺癌的蛋白编码基因RNA-seq数据,筛选甲状腺癌中差异表达的蛋白编码基因。通过DAVID数据库对差异表达的蛋白编码基因进行功能富集分析。用STRING数据库和Cytoscape软件构建差异表达蛋白编码基因之间的相互作用网络,分别用Cytoscape软件中的cytoHubba插件与ClueGO插件筛选核心基因,并对核心基因进行功能预测。用UALCAN数据库验证核心基因在甲状腺癌中的表达水平,通过GEPIA数据库对核心基因进行生存分析,分析核心基因的表达水平对甲状腺癌的生存时间有无影响。结果 筛选共得到913个差异表达的蛋白编码基因。这些基因主要富集于调控小分子GTP酶介导的信号转导、Z膜、结合肌动蛋白和细胞色素P450介导的药物代谢。构建互作网络后,筛选出10个核心基因,分别为TP53、ESR1、FOS、SYP、PPARG、ACTB、GRIA1、NRXN1、HDAC3和KIT,其中TP53得分最高,为62,它们均在甲状腺癌组织中表达下调;预测显示核心基因TP53、ESR1、PPARG可能参与了基因沉默的负性调控,TP53、FOS可能参与了RNA聚合酶II对pri-miRNA的转录调控过程。UALCAN数据库验证结果显示,除TP53外,其余核心基因均在甲状腺癌组织中表达下调（均P<0.05）,与CRN数据库中的表达结果一致。生存分析结果显示,KIT的高表达与甲状腺癌患者的无病生存期明显相关（P=0.012）,而对其总体生存期无明显影响（P=0.85）。结论 本研究筛选的蛋白编码基因KIT在甲状腺癌组织中呈低表达,其高表达与甲状腺癌的无病生存期密切相关,推测其可能成为甲状腺癌的预后风险标志物或治疗靶点。     

基于机器学习的胰腺癌特征基因筛选初步研究

背景与目的 胰腺癌是一种难治的癌症,90%以上的患者在诊断后1年内死亡。胰腺癌病变组织和正常组织之间存在差异表达基因（DEGs）可能与胰腺癌的发生和发展密切相关。本研究运用机器学习方法对胰腺癌DEGs进行筛选,以期为研究该病的发生机制提供依据。方法 从公共基因GEO数据库中筛选胰腺癌基因表达谱,使用线性回归模型软件包Limma对不同组的芯片进行差异性计算,归一化;使用R语言获得DEGs,对筛选出来的DEGs特征选择方法进一步进行筛选;基于获得的核心DEGs,采用AdaBoost和Bagging算法分别构建胰腺癌预测模型。用DAVID 网站对核心DEGs进行GO功能分析和KEGG通路富集分析,再用STRING网站及Cytscape软件对核心DEGs进行蛋白-蛋白相互作用（PPI）网络分析,最后用GEPIA网站对预后相关的核心DEGs行生存分析。结果 通过特征筛选,得到了18个关键的DEGs;以该18个DEGs建立特征子集,结合AdaBoost算法建立了预测模型,预报准确率可以达到92.3%。通过对DEGs的GO和KEGG分析,发现CDK1、CCNA2和CCNB1有间接作用,对胰腺癌的形成和发展有一定的作用。生存分析显示,CDK1（P=0.000 8）、CCNB1（P=0.012）、CSK2（P=0.023）、CKS1B（P=0.001 3）的表达量与患者总生存期（OS）有相关性,它们的表达量越高,患者OS越短。结论 机器学习方法可较好地对胰腺癌特征基因进行筛选,对胰腺癌的诊治及相关的药物开发具有一定意义。     

肝细胞癌发生发展关键基因及其功能的生物信息学分析

背景与目的:肝细胞癌(HCC)是常见的原发性肝癌,其预后较差.基因的激活与失活可促进HCC的发生发展.本研究基于生物信息学HCC发生发展的关键基因及功能并进行临床样本表达验证.方法:从公共基因GEO数据库中筛选HCC及癌旁组织基因芯片,通过GE02R在线工具及Venn图筛选出差异表达基因(DEGs),对筛选出来的DEG...     

抑癌基因p16在原发性胆囊癌中的表达及意义

探讨抑部基因Ｐ１６蛋白在原发性胆囊癌中的表达及意义。方法 应用兔抗人Ｐ１６我克隆抗体，以ＳＰ免疫组织化学染色法检测原发性胆囊癌４７例，胆囊腺瘤１０例，慢性胆囊炎２０例组织中，Ｐ１６蛋白的表达。结果 原发性胆囊癌Ｐ１６蛋白低于良性病变。Ｐ１６蛋白在肿瘤病理分级中未发现差异。     

胃癌枢纽基因的筛选和预后分析

目的:运用生物信息学方法探讨胃癌的预测指标和治疗靶点,并分析其与预后的关系。方法:从基因表达综合(GEO)数据库下载3个微阵列数据集(GSE13911、GSE33651、GSE79973),运用GEO2R筛选出胃癌样本与正常组织样本间的差异表达基因,通过基因本体论(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析对差异基因进行功能和通路注释,同时使用STRING和Cytoscape构建蛋白互作网络(PPI),筛选出枢纽基因,结合Kaplan-Meier plotter数据库对筛选出的枢纽基因进行预后分析。结果:共筛选出135个差异表达基因,其中68个上调,67个下调。GO分析结果表明差异表达基因主要参与信号转导、钙离子结合、细胞外外泌体等生物学过程。KEGG分析显示差异基因主要富集的通路包括PI3K/Akt信号通路、ECM受体相互作用、黏着斑。经PPI分析筛选得出COL1A1、COL1A2、COL4A1、FN1、THBS1、CD44、COL2A1、COL4A2、CXCL8、COL5A1为枢纽基因,生存分析显示除THBS1的上调,其余基因的差异表达均影响胃癌患者的总体生存率。结论:所筛选的枢纽基因的异常表达可能参与胃癌的发生发展过程,与胃癌患者的预后密切相关,可以作为潜在的预测指标和治疗靶点为胃癌的进一步研究提供依据。     

Affymetrix基因表达谱芯片技术筛选胰腺癌异常表达基因的研究

目的:利用基因表达谱芯片筛选出胰腺癌组织与癌旁正常组织的差异表达基因。方法:收集新疆医科大学第三附属医院2014年1月—2016年6月间手术切除的10例胰腺导管细胞癌组织及其相应癌旁正常组织,用TRIzol法提取总RNA后采用含49395个基因探针的Affymetrix基因表达谱芯片筛选出差异表达基因,并行GO分析和pathway分析,对部分差异表达基因行实时定量PCR法验证表达情况。结果:样本总RNA检测合格,基因芯片质量评估良好,检测结果可靠且可重复性高。经芯片降噪处理后共检测38079个基因,其中存在差异表达的基因共512个,表达上调的基因419个,表达下调的基因93个;共287个差异表达基因编码与3个GO分类(生物学过程、分子功能、细胞组分)相关的蛋白;共29条信号通路存在明显基因差异表达,涉及126个基因。经PCR验证,差异表达基因CPB1、CELA3B、CPA1、POSTN、PLA2G1B、CTRC及SPINK1的表达情况与基因芯片检测结果吻合。结论:胰腺导管细胞癌组织与癌旁正常组织间存在大量差异表达的基因,这些基因主要与生物学过程、分子功能及细胞组分相关,且参与了多个细胞信号通路的调控。     

基于生物信息学方法的胰腺导管腺癌预后风险标志物筛选

目的:应用生物信息学方法筛选胰腺导管腺癌的预后风险标志物。方法:从TCGA数据库下载胰腺导管腺癌患者的临床资料、miRNA和基因表达谱数据。然后应用弹性网络Cox比例风险回归(EN-Cox)模型、受试者工作特征(ROC)曲线和生存分析筛选出与胰腺导管腺癌预后风险明显相关的miRNA和基因。最后,对筛选到的预后风险基因与miRNA的潜在靶基因进行文献挖掘及功能分析。结果:经过数据预处理,共得到137例胰腺导管腺癌患者的完整临床资料及797个miRNA和19 969个基因表达谱数据。基于λ=0.107的参数值,EN-Cox分析筛选出了包括54个基因和5个miRNA在内的59个潜在的预后风险因素;根据ROC曲线确定病例分组的截断值,并绘制Kaplan-Meier曲线,最后共筛选出17个胰腺导管腺癌预后风险标志物(均P0.05),包括16个基因和1个miRNA(miRNA-125a)。在16个预后风险基因中,谷胱甘肽S转移酶μ4(GSTM4)、可诱导T细胞共刺激分子配体(ICOSLG)、精子发生相关2(SPATA2)同时又是miRNA-125a的靶基因;只有GATA结合蛋白1(GATA1)为转录因子编码基因。结论:所筛选的因子在胰腺癌中的作用还有待阐明,并有望成为判断胰腺导管腺癌预后的指标及治疗靶点。