基于生物信息学筛选并综合分析肝细胞癌关键基因

目的：通过生物信息技术,检索肝细胞癌（LIHC）相关基因及对相关基因进行深入分析。方法：利用基因数据表达库（GEO）检索“LIHC“词条,下载GSE109903芯片数据,通过生信分析筛选对照组及组差异表达基因,对所获得差异表达基因进行GO功能分析、KEGG通路分析、差异基因特征表达分析并作可视化处理;蛋白互作网络分析并作可视化处理,筛选与LIHC相关性较强的核心基因EEF1A1与HK2。通过GEPIA、Kaplan-Meier plotter、GeneMANIA、Timer2.0数据库进行分析,明确LIHC关键基因的差异表达、预后价值和免疫细胞浸润情况。结果：共筛选到1 059个差异表达基因,包括637个上调基因、872个下调基因;功能分析显示差异基因主要参与以DNA为模版的正向转录调控、核体功能、核染色质功能、RNA结合等过程;通路分析显示差异基因参与系统性红斑狼疮、酒精中毒等疾病通路与RNA聚合酶Ⅰ启动子开放通路等;差异基因特征表达分析显示与差异基因特征相似的药物主要有CDC抑制剂、前列腺素、血清素受体拮抗剂、BAF转录阻遏抑制剂、酪氨酸磷酸酶抑制剂等;蛋白互作网络分析显示与LIH...     

基于生物信息学方法构建肝癌患者预后相关内源竞争RNA调控网络

目的：基于生物信息学方法探索肝细胞癌相关的差异表达基因（DEGs）,并构建预后相关内源竞争RNA(competing endogenous RNA,ceRNA)调控网络。方法：利用数据集GSE89377,筛选肝细胞癌不同发展时期的肿瘤组织与正常组织间的差异表达基因;通过GEPIA,HPA数据库探究DEGs的mRNA和蛋白在肝细胞癌中的表达,及对患者预后的影响;随后通过Cox回归分析,筛选可独立预测患者预后的关键基因;进一步通过GO和KEGG富集分析探索关键基因相关信号通路。最后,通过miRmap、miRWalk和Targetscan数据库预测关键基因的上游微小RNA (microRNA,miRNA),并筛选预后相关miRNAs;通过Starbase和Lncbase预测重要miRNAs的LncRNAs,并筛选预后相关LncRNAs。以此构建影响肝癌患者预后的差异基因-miRNA-LncRNAs的ceRAN调控网络。结果：韦恩分析及表达分析发现,4个DEGs在肝癌组织及正常组织间差异表达,即AKR1B10、LAGLS4、MUC13、IGFALS;其中,AKR1B10高表达可独立预测肝癌患者...     

卵巢上皮性癌组织中细胞周期素B1和CDK1的表达

目的:探讨卵巢上皮性癌组织中细胞周期素B1(CyclinB1)和细胞周期蛋白依赖性激酶1(CDK1)的表达及其意义。方法:应用免疫组化SP法检测20例正常卵巢组织、20例卵巢良性上皮性肿瘤组织、40例卵巢上皮性癌组织中CyclinB1和CDK1蛋白的表达。结果:①卵巢上皮性癌组织中CyclinB1和CDK1蛋白的阳性表达率分别为77.5%和90.0%,良性卵巢上皮肿瘤组织分别为25.0%和35.0%,正常卵巢组织分别为5.0%和10.0%,3者相比差异有统计学意义(χ2=33.036,39.568;P<0.001)。②CyclinB1蛋白的表达与卵巢上皮性癌FIGO分期、组织分化和淋巴结转移有关(P<0.05),CDK1蛋白的表达与卵巢上皮性癌临床病理特征无关。结论:CyclinB1和CDK1蛋白在卵巢上皮性癌组织中存在异常高表达,可能在卵巢上皮性癌的早期恶变过程中发挥重要作用。     

基于生物信息学的胃癌预后基因的筛选和分析

目的 应用生物信息学方法筛选和分析胃癌预后基因。方法 从GEO数据库中下载胃癌基因芯片数据集GSE54129、GSE81948、GSE118916,使用在线分析工具GEO2R筛选出差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。利用在线数据库DAVID对筛选的DEGs进行功能和通路富集分析。然后使用在线网站STRING和Cytoscape软件对DEGs构建蛋白互作网络,并筛选hub基因。最后使用Kaplan Meier-Plotter和GEPIA在线数据库对hub基因进行生存和表达水平分析。结果本研究共发现362个总DEGs,包含164个上调基因,192个下调基因。通过GO功能富集分析,发现DEGs主要富集在细胞外基质和胶原蛋白。KEGG富集通路分析显示,DEGs主要参与的信号通路包括ECM-受体相互作用、阿米巴病、蛋白质的消化和吸收、局部黏附和PI₃K-Akt信号通路。CytoHubba插件共筛选出10个DEGs作为hub基因,通过Kaplan Meier-Plotter数据库验证这10个hub基因,发现COL1A1、COL3A1、FN1、MMP2、COL5A1、BGN、COL4A1、COL4A2和COL6A3这9个基因和胃癌预后相关,并且高表达组预后差(P<0.05);GEPIA数据库发现这9个与胃癌预后相关的基因在胃癌组织中均呈高表达水平(P<0.05)。结论 通过生物信息学方法,本研究发现了9个胃癌预后基因,其中BGN、COL3A1和COL5A1这3个基因可能成为胃癌预后的新的标志物。     

肝细胞癌相关差异表达基因和药物预测的生物信息学分析

目的 通过生物信息学方法筛选肝细胞癌(HCC)相关差异表达基因(DEGs)及潜在治疗药物.方法 从GEO数据库中选取GSE45436、GSE84402、GSE62232和GSE101685,使用R软件分析得到DEGs.随后对DEGs进行GO和KEGG分析,并构建PPI网络、筛选核心基因.最后进行生存分析和筛选潜在治疗药...     

基于生物信息学筛选小细胞肺癌相关关键基因

目的 筛选与小细胞肺癌(SCLC)相关的关键基因,为后续生物学功能研究提供分子靶标。方法 首先从基因表达综合数据库(GEO)提取含有SCLC癌组织和癌旁组织基因表达数据的数据集GSE43346和GSE40275,用GEO2R在线程序分析SCLC癌组织和癌旁组织之间的差异表达基因(DEGs)。使用DAVID数据库对SCLC的DEGs进行基因本体(GO)功能富集分析以及京都基因和基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。使用STRING数据库构建DEGs的蛋白质相互作用网络(PPI),并用Cytoscape软件作图。使用Cytoscape中的MCODE和cytoHubba插件分析重要的功能模块及子模块中的关键基因。结果 GEO数据分析结果显示,SCLC癌组织和癌旁组织共有232个DEGs(151上调基因,81个下调基因)。GO富集分析结果显示,DEGs主要参与细胞分裂等生物过程,构成细胞核等细胞组分,发挥蛋白质结合等分子功能。KEGG通路富集分析结果显示,DEGs主要富集于细胞周期、HTLV-I感染、癌症通路等。经过构建PPI网络,分析其重要的功能模块及其关键基因,结果鉴定出10个关键基因可...     

骨肉瘤发病相关基因的筛选

目的 筛选和鉴定骨肉瘤发病的相关基因,揭示骨肉瘤发病的分子机制.方法 收集3例手术切除骨肉瘤新鲜组织标本(用患者正常骨组织作为对照),提取组织总RNA,经逆转录、Cy3及Cy5荧光分子标记和基因芯片杂交,采用经验贝叶斯法筛选出骨肉瘤发病的差异表达基因,最后用RT-PCR和Western blot验证部分基因的表达.结果 基因芯片筛选到105个骨肉瘤发病的差异表达基因,其中在骨肉瘤中表达上调的42个,下调的63个,RT-PCR和Western blot验证BAX、HMMR和SHB基因的表达结果与芯片结果完全相符.结论 骨肉瘤的发病与BAX、HMMR和SHB等基因的异常表达密切相关.     

乙型肝炎病毒相关肝细胞癌关键基因筛选及其与预后关系的生物信息学分析

目的：采用生物信息学方法识别与乙型肝炎病毒相关肝细胞癌（HBV-HCC）的早期诊断和不良预后相关的关键基因,阐明HBV-HCC发生发展的潜在分子机制。方法：从基因表达综合数据库（GEO）中检索“hepatitis Binduced HCC”,下载基因数据集GSE121248,通过R软件中的“limma”数据包筛选差异表达基因（DEGs）,采用“clusterProfiler”数据包对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数据库和Cytoscape软件建立蛋白-蛋白互作（PPI）网络并筛选关键基因。采用基因表达水平值的交互式分析（GEPIA）、Kaplan Meier-Plotter和人类蛋白质图谱（HPA）数据库验证关键基因及其蛋白质表达水平,采用“CIBERSORT”数据包分析免疫细胞的浸润情况。结果：共筛选出574个DEGs,其中上调基因173个,下调基因401个。GO功能富集分析,DEGs主要富集于小分子代谢、信号转导、免疫应答和炎症反应等生物学过程;KEGG通路富集分析,DEGs主要富集于视黄醇代谢、细胞...     

原发性肝细胞癌中乙型肝炎病毒基因整合的突变分析

目的探讨乙型肝炎病毒(hepatitis B virus,HBV)整合序列中基本核心区突变与乙肝病毒相关肝癌发生的相关性。方法应用Alu-PCR和基于接头的LM-PCR方法扩增40对乙肝相关性肝癌组织和配对癌旁组织中整合的HBV序列,PCR产物纯化后以ABI公司3700测序仪进行全自动测序,测序结果使用Pub Med BLAST软件和Bio Edit软件进行分析。结果 65.0%的肝癌组织检测到整合HBV病毒序列(26/40),共检出37个不同的HBV整合序列。67.5%的癌旁组织中检测到整合HBV病毒(27/40),共检出68个不同的整合序列。平均每例肝癌组织中HBV整合序列检出数为1.42个,而癌旁组织为2.52个,癌组织低于癌旁组织。整合HBV序列发生A1762T/G1764A双突变在肝癌中的检出率高于癌旁组织,差异无统计学意义。结论 HBV感染相关肝癌组织及癌旁组织中都检测到整合HBV序列,再次表明整合是肝癌发生中的一个早期事件;而肝癌组织中整合HBV序列有更高的A1762T/G1764A突变检出率,从一个新的侧面表明这些突变在病毒的致癌过程中具有重要作用。     

基于生物信息学分析筛选宫颈癌进展中的关键基因

目的:通过生物信息学分析的方法,筛选宫颈癌进展中的关键基因,寻找潜在的分子标志物和治疗靶点。方法:在GEO(Gene Expression Omnibus)数据库中检索宫颈癌进展相关的mRNA和miRNA基因芯片数据,借助GEO2R分析差异表达基因(DEG)和差异表达miRNA(DEM),进行富集分析以及构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络和miRNA-靶基因调控网络。结果:共筛选出250个DEG和166个DEM,并构建出由123个节点(node)和283项互相作用(edge)构成的PPI网络以及由66个节点和137个相互作用构成的miRNA-靶基因调控网络。经分析,ATAD2、SMC4和POLQ基因不仅是筛选出的表达上调的DEG,而且是PPI网络中枢纽蛋白的编码基因,并在miRNA-靶基因调控网络中同时受DEM—miR-20A、miR-20B、miR-106B和miR-17-5P的调控。结论:ATAD2、SMC4和POLQ基因可能在宫颈癌进展过程中发挥着重要作用。     

CDK1、CCNB1和NDC80与乙型肝炎相关肝细胞癌的预后和进展相关:基于生物信息学方法

目的 探讨 HBV 转化为 HCC 相关的关键基因,并探索相关的分子机制。方法 分析基因表达综合（GEO）数据库中GSE55092、GSE84044和GSE121248的mRNA微阵列数据,其中包括119个HBV相关的HCC组织和252个HBV相关的非肿瘤组织。“sva”R包用于去除批间差。进行整合分析,获取HBV相关肝癌和HBV组织中的差异表达基因（DEGs）,通过基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析对差异表达基因进行功能注释。使用相互作用基因搜索工具（STRING）构建蛋白质-蛋白质相互作用网络,挖掘最重要的模块和关键基因。cBioportal用于分析hub基因的相关性。利用Kaplan-Meier和Oncomine数据库对TCGA数据库中肝癌基因表达数据进行验证,探讨hub基因与肝癌发生、发展和预后的关系。通过逆转录定量PCR（RT-qPCR）实验验证17对临床肝细胞癌样本与邻近非肿瘤组织中hub基因的表达。结果 共获得121个DEGs（P< 0.01）,鉴定出3个遗传标记,细胞周期素依赖性激酶1（CDK1）、细胞周期蛋白B1（CCNB1）和核分裂周期蛋白80（NDC80）,与细胞周期、嘧啶代谢和DNA复制有关,这3个基因高度相关（P<0.05）。UALCAN数据库证实这些基因在肝癌组织中高表达并获得相关预后信息。Kaplan-Meier表明,它们与HCC患者的低存活率相关。CDK1、CCNB1和NDC80与肝癌分级相关（P< 0.05）,RT-qPCR实验证实CDK1、CCNB1和NDC80的mRNA在肝细胞癌中的表达明显高于癌旁组织。结论 CDK1、CCNB1 和NDC80基因可作为HBV相关肝细胞癌的预后标志物,在肝癌的基础研究和临床治疗方面有一定的应用价值。     

肝癌中乙型肝炎病毒整合位点的研究

目的探讨乙型肝炎病毒（HBV）在肝细胞染色体上的整合规律及其在肝癌形成中的作用.方法以蛋白酶消化/酚抽提法,自40例乙肝相关性肝癌标本中抽提组织DNA.以肝癌组织DNA为模板,HBV X基因上游序列和人类基因组Alu重复序列为引物,多聚酶链反应法（PCR）扩增出HBV X基因及其侧翼的人基因组DNA片段.PCR产物割胶回收后以ABI公司3700测序仪进行全自动测序,所获结果经NCBI（national center for biotechnology information）BLAST及MapViewer检索确定HBV整合在染色体上的精确位置.结果在40例乙肝表面抗原阳性的肝癌组织中,有34例（85%）存在HBV整合现象.每份标本中的病毒整合拷贝数为1～5个不等,因此共获得了68个病毒整合位点.从病毒基因分析,整合可发生于X基因的任何长度,并不集中于通常认为的HBV DR1和DR2区,但在96%（65/68）的整合中,X基因均以截短形式插入宿主细胞DNA;从宿主基因分析,HBV偏好插入于基因的内含子和上游调控区,未见外显子中的插入.这些基因80%已被报道与肿瘤有关,它们的产物大多与细胞基本生存和死亡密切相关,可在各个细胞调控环节上促进肿瘤生成.十分有意义的是,在总共26个基因中即有3个基因（myeloid/lymphoid or mixed-lineage leukemia 4,Gprotein alpha transducing activity polypeptide 1和fibronectin 1）发现被HBV重复整合.结论HBV在肝癌细胞染色体上的整合并不呈均衡分布,病毒对宿主细胞的＂插入诱变＂及整合子中持续表达的＂截短型X蛋白＂可能在病毒的致癌过程中起重要作用.     

Identification of biomarkers for hepatocellular carcinoma using network-based bioinformatics methods

Background

Hepatocellular carcinoma (HCC) is one of the most common types of cancer worldwide. Despite several efforts to elucidate molecular mechanisms involved in this cancer, they are still not fully understood.

Methods

To acquire further insights into the molecular mechanisms of HCC, and to identify biomarkers for early diagnosis of HCC, we downloaded the gene expression profile on HCC with non-cancerous liver controls from the Gene Expression Omnibus (GEO) and analyzed these data using a combined bioinformatics approach.

Results

The dysregulated pathways and protein-protein interaction (PPI) network, including hub nodes that distinguished HCCs from non-cancerous liver controls, were identified. In total, 29 phenotype-related differentially expressed genes were included in the PPI network. Hierarchical clustering showed that the gene expression profile of these 29 genes was able to differentiate HCC samples from non-cancerous liver samples. Among these genes, CDC2 (Cell division control protein 2 homolog), MMP2 (matrix metalloproteinase-2) and DCN (Decorin were the hub nodes in the PPI network.

Conclusions

This study provides a portfolio of targets useful for future investigation. However, experimental studies should be conducted to verify our findings.     

基于生物信息学方法筛选精原细胞瘤进展中的脂代谢关键基因

目的:通过生物信息学方法筛选精原细胞瘤进展中的与脂代谢相关的关键基因,分析脂肪酸结合蛋白1（FABP1）在其中可能发挥的作用机制。方法:于TCGA下载精原细胞瘤测序及临床数据,同GSEA网站下载脂代谢相关基因集共同分析,筛选出Ⅱ期、Ⅲ期和Ⅰ期之间的与脂代谢相关的差异基因（MRGs）及关键基因FABP1,利用免疫组化对其表达进行验证,分析其与MRGs表达的相关性、甲基化水平、免疫浸润程度及对预后的影响。结果:Ⅱ期、Ⅲ期精原细胞瘤存在61个上调、4个下调的MRGs。FABP1与差异显著的MRGs有较强的相关性（P＜0.01）,GK2、AWAT2、DGAT2L6、ELOVL3在多个甲基化探针均表现明显的甲基化（r=-0.744~-0.489,均P＜0.001）。FABP1与自然杀伤细胞（NK细胞）、中央记忆型T细胞（Tcm细胞）、辅助性T细胞（Th细胞）均存在显著的相关关系（均P＜0.01）;不同FABP1表达的样本中具有明显的免疫浸润（P＜0.001）及基质成分（P＜0.01）差异。高表达FABP1则能显著降低患者无进展生存期。结论:FABP1作为脂代谢关键基因,可能与其他MRGs通过共表达,改变自身甲基化及组织免疫浸润水平,共同促进精原细胞瘤的进展。     

综合生物信息学分析鉴定与胃癌预后相关关键基因

目的 综合生物信息学方法分析识别与胃癌预后相关关键基因,探讨其能否作为胃癌预后预测的潜在生物标志物.方法 从美国高通量基因表达(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库下载胃癌患者基因芯片数据集(GSE79973)并在癌症和肿瘤基因图谱(The Cancer Genome Atlas,TCGA)数...     

左旋叶下珠复合物治疗52例早期乙型肝炎病毒相关肿瘤的临床疗效

Objective:To observe the change in the number of antibodies of preneoplastic hepatocellular carcinoma(HCC) using early treatment by Compound Phyllanthus Urinaria L.(CPUL) on patients with preneoplastic hepatitis B virus(HBV)-associated HCC.Methods:A total of 102 cirrhosis patients with regenerative or dysplastic nodules whose sera were tested positive for at least one of these six proteins(five up-regulated genes URG4,URG7,URG11,URG12 and URG19,and one down-regulated gene DRG2) were assigned randomly to two groups using continual random codes by SPSS software.Fifty-two patients were in the treatment group and 50 patients were in the control group.CPUL was used in the treatment group for 3 years,while the control group did not receive any treatment.The changes in HBV-DNA level,number of antibodies,and hepatocarcinogenesis occurred were observed.Patients who did not develop HCC were followed up for another 2 years.Results:HBV-DNA levels decreased 2log in 22.2%(10/45) of patients in the treatment group in contrast to only 5.0%(2/40) of patients in the control group(P=0.0228).The number of antibodies that were tested positive in the treatment group(1.08± 1.01)was significantly lower compared with the control group(2.11 ±1.12) after 24 months of drug treatment(P0.01).Both the positive rates of anti-URG11(33/52) and anti-URG19(31/52) were over 60%at baseline in the two groups,and were decreased to 48.1%(25/52) and 46.2%(24/52) respectively at 36 months of drug treatment,while the rates increased to 68.0%(34/50) and 66.0%(33/50) respectively(P=0.0417,P=0.0436) in the control group.The positive rate of anti-DRG2 was increased to 55.8%(29/52) at 36 months of drug treatment,while in the control group was decreased to 36.0%(18/50,P=0.0452).Among the 102 patients who developed HCC,2 were in the treatment group and 9 were in the control group,meaning that a significant difference between the two groups(P=0.0212).In11 patients who developed HCC,anti-URG11 and anti-URG19 were always positive,while anti-DRG2 was negative.Patients newly developing HCC were 6(20.0%) in the control group,and only one(2.5%) in the treatment group(P=0.0441) during 2-year follow-up after the end of the treatment.Conclusions:Anti-URG11,anti-URG19 and antiDRG2 could be used as early markers in the prediction of the therapeutic efficacy of CPUL in treating preneoplastic HCC.CPUL is useful in preventing or delaying the development of HBV-associated cirrhosis to HCC.     

基于生物信息学的未分化甲状腺癌关键发病机制及其潜在干预靶点研究

目的: 阐明未分化型甲状腺癌（ATC）的分子病理状态,并挖掘其潜在的干预策略。方法: 利用GEO数据库联合R语言分析ATC组织与正常甲状腺组织差异表达的基因;利用京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路数据库和基因本体（GO）数据库对差异表达的基因进行富集和功能注释;基于STRING数据库及Cytoscape软件构建蛋白质相互作用网络,分析其关键网络节点和基因簇;最后采用L1000CDS²数据库预测ATC的潜在治疗药物。结果: 共获得2087个差异表达基因。与正常甲状腺组织相比,ATC组织细胞内信号通路及肿瘤微环境均发生显著改变,包括PI3K-Akt信号的持续激活、p53通路的激活、炎症反应、细胞外基质重塑等。蛋白质相互作用网络提示存在3个重要的基因簇和9个关键节点。将差异表达基因与L1000CDS²数据库进行比对后发现22个能够逆转ATC病理状态的潜在化合物。结论: 本研究揭示了ATC发病机制中的关键节点,为ATC的治疗提供了潜在的靶点。     

原发性抗磷脂综合征患者中性粒细胞关键基因的生物信息学分析

目的 通过生物信息学方法筛选原发性抗磷脂综合征(antiphospholipid syndrome, APS)患者中性粒细胞中的关键差异基因,并鉴定其参与的生物功能和信号通路。方法 在GEO数据库中下载APS患者中性粒细胞的RNA测序数据,使用R语言中的limma包筛选差异表达基因,通过clusterProfiler包分别对上调和下调基因进行基因本体论(gene ontology, GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)富集分析。最后,通过STRING数据库构建蛋白-蛋白互作网络,使用Cytoscape软件计算网络中的核心基因。结果 共筛选得到512个上调基因,473个下调基因,上调基因主要参与的功能和通路包括固有免疫反应调节、中性粒细胞激活、炎症复合体形成等,下调基因主要参与的功能和通路包括T细胞激活、淋巴细胞分化、淋巴细胞激活等。IFIT1、IFI35、IFI3、CCL2、TLR8、FCGR1A是核心的上调基因。MYC、CD8A、FYN、CD28、LCK、GNB2L1是核心的下调基因。结论 通过生物信息学方法分析出的核心基因可能是APS患者中性粒细胞发挥免疫效应的关键靶点。