基于加权基因共表达网络分析筛选阿尔茨海默病的血液关键基因

目的 基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选阿尔茨海默病(AD)的血液关键基因。方法 2021年5—7月,利用美国国家生物技术信息中心基因表达综合数据库收集AD相关数据,以AD患者为实验组,以年龄匹配的健康老年人为对照组。采用WGCNA构建差异基因的共表达网络,以进一步筛选与临床特征相关性较高的基因模块。利用注释、可视化和集成发现的数据库(DAVID)对基因模块进行GO富集分析和KEGG通路富集分析。以基因显著性(GS)>0.9和模块身份(MM)>0.9为临界标准筛选模块中的核心基因,再使用Cytoscape的cytoHubba插件筛选蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络中的关键基因。结果 本研究数据集为GSE97760队列的19个血液样本,其中实验组10个血液样本、对照组9个血液样本。最终拆分出4个基因共表达模块,结果显示,黑色模块与AD呈正相关(r=0.89),绿色模块与AD呈负相关(r=-0.90)。GO富集分析结果显示,黑色模块和绿色模块基因的生物学功能主要富集于转录、参与泛素依赖性蛋白质分解代谢过程的蛋白质泛素化,细胞组成主要富集于核、核质,分子功能主要富集于蛋...     

通过加权基因共表达网络分析鉴定主动脉瓣钙化的关键基因和富集通路

目的:筛选主动脉瓣钙化疾病(CAVD)潜在的高风险致病基因及富集通路,为CAVD的发病机制提供理论依据.方法:从高通量基因表达(GEO)数据库中下载GSE83453数据集,首先利用R语言中的limma包筛选出差异表达基因,然后再利用WGCNA包对共表达基因进行分析并筛选出与临床表型相关度高的模块基因,两者的共同致病基因...     

阿尔茨海默病表达谱芯片的加权基因共表达网络分析

目的使用加权基因共表达网络分析(WGCNA)探究阿尔茨海默病(AD)在不同病情分级下基因的协同共表达,寻找与阿尔茨海默病发病有关的关键基因。方法从GEO数据库下载GSE1297表达谱数据,根据基因的相关性,构建基因共表达模块,并计算模块基因与临床信息的相关性,选取与临床表型显著相关的模块使用Matescape数据库进行下游GO与KEGG富集分析,同时对模块内GS和MM的相关性进行分析,并使用Cytosacpe绘制共表达网络图,筛选枢纽基因。结果根据基因表达的相关性,发现8个共表达模块,其中模块Green(MEgreen)和模块Turquoise(MEturquoise)与临床简易智力状态检查(MMSE)评分、临床病情分级显著相关,MEturquoise与神经元纤维缠结(NFT)评分显著相关,共表达网络发现ATRNL1、SV2A、FXYD7、SYNGR3、MDH1、TBC1D9、UCHL1、NGFRAP1等基因在网络中处于核心的地位。结论 ATRNL1、SV2A、FXYD7、SYNGR3等基因可能在AD疾病发生发展中扮演重要的角色。     

加权基因共表达网络分析鉴别与老年肺腺癌免疫相关的关键基因筛选

目的:筛选与老年肺腺癌患者肿瘤浸润免疫细胞相关的关键基因。方法:回顾性分析,训练集的基因表达数据来源于癌症基因组图谱数据库,验证集来源于基因表达综合数据库的GSE72094数据集,筛选年龄≥75岁的肺腺癌患者91例,14例匹配的正常样本。肿瘤浸润免疫细胞水平由反卷积算法计算,训练集采用加权基因共表达网络分析筛选与肿瘤浸...     

基于加权基因共表达网络分析挖掘ECMO治疗后心源性休克结局的核心枢纽基因

目的:利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)法挖掘影响体外膜肺氧合(ECMO)治疗后心源性休克结局(outcome)的潜在核心枢纽基因.方法:首先,从GEO数据库下载GSE93101数据,并对数据进行预处理.其次,运用R中的WGCNA软件包来构建共表达网络,识别基因共表达模块并与临床性状进行关联,计算基因显著性(GS...     

基于加权基因共表达网络分析筛选肝细胞癌预后相关生物标志物及潜在治疗药物

目的 筛选肝细胞癌(hepatocellular carcinoma, HCC)预后相关生物标志物,从分子水平探讨HCC可能的发病机制,并预测对HCC具有潜在治疗作用的候选药物。方法 下载TCGA数据库和GEO数据库中HCC的转录组数据及其临床记录信息。分别对其基因表达谱数据进行加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis, WGCNA)和差异表达基因分析,选取两个数据集中与疾病正相关性最高的模块基因与差异表达基因取交集作为关键基因。利用GO和KEGG对关键基因进行功能富集分析。利用STRING数据库构建PPI网络,使用Cytoscape软件对关键基因进行相关性分析,筛选核心基因。使用R语言程序包K-M进行生存分析明确核心基因与HCC患者预后关系。利用在线数据库DGIdb、DREMIT联合进行HCC潜在治疗药物的筛选,依据药物靶点匹配数量、优选得分、特异性得分对预测结果进行排序,选择排名靠前的药物作为可能的候选治疗药物。结果 最终共得到64个关键基因,主要富集于细胞周期与分裂、DNA复制和损伤修复、病毒感染、P53信号...     

加权基因共表达网络筛选HIV-1转录过程中关键circRNA

目的 筛选参与HIV-1转录过程中可能起关键生物学作用的环状RNA(circRNA)。方法 采集HIV-1感染者和健康人的血液样本,分离外周血单个核细胞（PBMCs）,采用PCR荧光探针法对PBMCs内HIV-1总DNA和RNA进行定量检测,同时对样本的基因表达谱进行检测。采用加权基因共表达网络法（WGCNA）构建含有circRNA和mRNA的共表达网络模块,对模块内的circRNA可能参与的生物学功能进行分析,并筛选可能起关键作用的circRNA。结果 基于WGCNA共构建出17个功能性模块,筛选出与HIV-1转录相关性最强的darkred和darkturquoise模块。在darkred模块中筛选出2个circRNA:hsa＿circ＿0013704和hsa＿circ＿0059500,这两个circRNA可能通过与NAMPT、CMTM2蛋白相互作用发挥其蛋白海绵功能,从而解除它们对HIV-1 Tat蛋白的抑制作用,进而促进HIV-1的基因转录激活。结论 hsa＿circ＿0013704和hsa＿circ＿0059500在HIV-1转录过程中可能具有重要作用,但其生物学机制有待进一步...     

加权基因共表达网络分析和差异基因表达分析鉴定氯离子通道附件1基因对结肠癌预后保护作用

目的:结合应用加权基因共表达网络分析(WGCNA)和差异基因表达分析2种方法筛选结肠癌mRNA表达谱中的差异共表达基因,并分析差异共表达基因与预后的关系。方法:基于生物信息学方法从癌症基因组图谱(TCGA)和基因表达综合(GEO)数据库分别下载TCGA结肠腺癌数据集的转录组学数据和GSE68468数据集的芯片表达谱数据...     

基于加权基因共表达网络分析运动性精子结构域包含蛋白2在类风湿关节炎中的表达及与疾病活动度的相关性

目的利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)及实验验证寻找RA相关的关键基因。方法从GEO数据库下载了RA患者基因芯片数据,构建基因网络,利用WGCNA将基因划分为不同的模块,将与RA临床症状相关的模块中的关键基因进行了基因本体论分析。随后使用GEO不同的数据集用受试者工作特征曲线(ROC)评价关键基因对RA诊断的准确性。此外,还通过实时荧光定量反转录PCR(RT-PCR)及蛋白质印迹法验证关键基因在RA中的表达,分析其与DAS28的关系。采用配对样本t检验和Pearson相关性分析对结果进行分析。结果共筛选出5413个基因构建了加权基因共表达网络,将基因分为23个模块。其中,黑色模块与RA临床症状密切,包含346个基因。富集分析及京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路分析显示其要富集于对IL-6的正调控、IL-1β分泌、破骨细胞分化、NOD样受体信号通路、辅助性T细胞(Th)17细胞分化等多个与RA密切相关的通路。其中运动性精子结构域包含蛋白2(MOSPD2)与临床症状具有明显相关性,在血液单核细胞、骨髓单核细胞中高表达(t=2.238,P=0.032;t=3.153,P=0.006),在RA关节滑膜液中与血液中表达呈正相关(r=0.683,P=0.03)。ROC曲线分析表明,MOSPD2能区分RA和对照组(曲线下面积分别为0.855和0.726)。RT-PCR及蛋白质印迹法结果显示,MOSPD2在RA患者中表达上调(t=-3.96,P=0.02)。MOSPD2在血液中的表达水平与RA患者的DAS28呈正相关(r=0.8846,P=0.0462)。结论MOSDP2与RA患者临床症状密切相关,可能是诊断及治疗RA的靶点之一。     

动脉粥样硬化合并糖尿病的加权基因共表达网络构建与分析

目的 利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)来识别动脉粥样硬化(As)合并糖尿病有关的功能基因模块。方法 从基因表达数据库(GEO)中下载GSE23304数据集,其中包含101例As外周斑块样本(其中25例患有糖尿病)的基因表达谱,使用WGCNA对数据集进行模块化分析并关联临床表型数据,根据相关系数大小,识别出与As最为相关的表型所在的模块,并对模块内基因进行功能注释(DAVID),最后使用STRING进行蛋白互作网络分析。结果 使用WGCNA分析,最终得到了33个模块,其中As中识别到的Darkturquoise模块与糖尿病最为相关,认为Darkturquoise为糖尿病合并As的关键基因模块。结论 WGCNA分析方法识别出的As关键基因模块Darkturquoise在糖尿病中可能起到重要作用。     

空间与加权基因共表达分析揭示跨种属的缺血性心力衰竭机制

目的]从空间与基因共表达网络的角度揭示跨种属的缺血性心力衰竭机制。 [方法]从美国国立生物技术信息中心基因表达数据库(NCBI-GEO)中检索获得GSE210374和GSE57338高通量测序数据,利用R语言软件程序包分析筛选在心肌梗死大鼠不同心肌区域中差异表达基因(DEG)以及缺血性心力衰竭患者与健康对照者的心肌样本间的DEG,分析共同基因的分区域表达情况。利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选心肌梗死相关的基因并进行富集分析,构建蛋白质-蛋白质相互作用网络(PPI)筛选核心基因(HG)。 [结果]在心肌梗死大鼠和正常对照组中共筛选出4 835个差异基因,在缺血性心力衰竭患者和正常对照样本共筛选出51个差异基因,揭示心肌梗死后左心室心肌梗死区(I区)、边缘区(BZ区)及远端区(R区)的代表性基因集。空间表达分析发现两个种属样本:在每个心肌分区均有20个共表达基因,其中16个在3个分区均有表达,在I区、BZ区和R区特异表达的基因数分别为2、0和2个。富集分析显示:各分区的共表达基因功能各异,I、BZ区与胶原纤维组装、应激诱导的心肌细胞肥大、下调c-Jun氨基末端激酶(JNK信号)与细胞增殖等功能以及补体信号通路相关;而I、R区则富集于Wnt和胶原结合;作为非缺血的远端R区,共表达基因显著富集于细胞外基质的抗压性、细胞溶解以及抑制T细胞增殖等功能。此外值得注意的是:3个分区的共表达基因的产物大部分位于细胞外空间和细胞外基质当中,提示可能存在活化的细胞分泌与互作调控。进一步PPI分析提示无孢蛋白(ASPN)、骨诱导因子(OGN)和ⅩⅣ型胶原蛋白α链(COL14A1)基因可能是前述机制的核心基因。 [结论]大鼠和人类缺血性心力衰竭的共性机制涉及补体与凝血级联信号、Wnt等多种信号通路;可能与细胞外基质、外泌体介导的细胞凋亡密切相关;ASPN、OGN和COL14A1可能是其中的核心基因。本工作有望为缺血性心力衰竭相关转化研究中的干预靶点与路径选择提供空间与通路参考。     

基于加权基因共表达网络的复方红豆杉胶囊治疗肺腺癌有效成分及作用机制分析

目的 基于加权基因共表达网络(WGCNA)分析复方红豆杉胶囊治疗肺腺癌(LUAD)的有效成分及作用机制.方法 使用TCMSP数据库、BATMAN数据库筛选复方红豆杉胶囊的活性成分及治疗靶点;使用TCGA数据库及GEO数据库对LUAD的表达谱数据进行WGCNA分析,筛选LUAD的共表达模块.将复方红豆衫胶囊活性成分治疗靶...     

基于权重基因共表达分析的结肠癌肝转移相关基因挖掘与验证

目的挖掘结肠癌肝转移过程中的核心基因模块和分子靶点,并验证其对临床预后及结肠癌转移能力的影响。 方法基于GEO数据库结肠癌肝转移测序样本,利用权重基因共表达网络分析（WGCNA）技术筛选转移相关基因模块。利用MCODE软件进一步挖掘结肠癌肝转移相关核心子模块并分析其功能。基于TCGA数据库,进行子模块基因对结肠癌预后影响的大临床样本验证。分子生物学方法验证子模块基因对结肠癌细胞系HCT116迁移和侵袭能力的影响。 结果WGCNA分析筛选出5个基因模块,其中模块1与结肠癌肝转移关系密切。模块1共包含4个核心子模块,主要参与G蛋白偶联受体信号调节、表观遗传学调控、mRNA的剪接调节等功能。大临床样本验证发现子模块4中的FOXC1基因与结肠癌患者生存率密切相关。敲减FOXC1在HCT116细胞中的表达后,HCT116的迁移能力（t=3.123,P=0.035）和侵袭能力（t=2.936,P=0.043）受到显著抑制。 结论本研究筛选出的结肠癌肝转移相关子模块可能具有重要的促转移作用,子模块基因FOXC1与结肠癌患者较差的生存率相关并具有促结肠癌转移能力。     

下肢动脉硬化闭塞症膝下病变潜在机制的加权基因共表达网络和免疫浸润分析

目的]探讨下肢动脉硬化闭塞症膝下病变的潜在机制和免疫相关性。 [方法]从高通量基因表达数据库下载GSE100927数据集,利用R语言软件Limma数据包和加权基因共表达网络分析筛选与下肢动脉硬化闭塞症膝下病变相关的基因并进行信号通路富集分析;构建蛋白-蛋白相互作用网络并筛选下肢动脉硬化闭塞症膝下病变相关的核心基因,分析核心基因在下肢动脉硬化闭塞症膝下病变样本与对照样本间的差异,利用受试者工作特征曲线下面积评价核心基因的诊断效能。采用反卷积算法(CIBERSORT)评估各样本中免疫细胞分布并计算不同免疫细胞在下肢动脉硬化闭塞症膝下病变样本与对照样本间的差异。 [结果]筛选获得下肢动脉硬化闭塞症膝下病变差异表达上调基因153个,差异表达下调基因63个,加权基因共表达网络分析结果表明下肢动脉硬化闭塞症膝下病变基因差异表达以上调为主,涉及胆固醇代谢、血小板活化等信号通路;蛋白酪氨酸磷酸酶受体C型(PTPRC)、Spi-1原癌基因(SPI1)、集落刺激因子1受体(CSF1R)和Fcγ受体Ⅲa(FCGR3A)可能是下肢动脉硬化闭塞症膝下病变的核心基因,且诊断效能较好。下肢动脉硬化闭塞症膝下病变与单核细胞的浸润程度呈正相关(r＝0.419,P＝0.037),与M2型巨噬细胞的浸润程度呈负相关(r＝－0.491,P＝0.013)。 [结论]下肢动脉硬化闭塞症膝下病变涉及胆固醇代谢、血小板活化等多种信号通路;与单核细胞、巨噬细胞介导的免疫反应密切相关;PTPRC、SPI1、CSF1R和FCGR3A可能是下肢动脉硬化闭塞症膝下病变的核心基因。     

基于加权基因共表达网络分析探讨新型冠状病毒肺炎患者女性和男性的免疫机制差异

目的通过生物信息学方法筛选出患新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的女性和男性的差异基因, 寻找COVID-19男女患者间的免疫机制的不同。方法从GEO数据库下载3个COVID-19数据集(GSE152641、GSE157103、GSE157789), 在GSE152641中, 运用R软件进行差异基因分析和加权基因共表达网络分析, 将上述所得的基因进行功能富集分析、蛋白质相互作用网络分析以及免疫细胞浸润分析, 并使用cytoscape软件进行数据可视化, 用cytohubba工具筛选出核心基因LCK, 用皮尔森相关性分析分别分析在男性和女性患者中LCK与22种免疫细胞的关系, 在GSE157103数据集中验证LCK的表达及男女患者间免疫细胞浸润的差异。应用统一流形逼近与投影算法对GSE157789数据集中的单细胞测序数据降维, 分析LCK在男女患者全血中调节性T细胞的差异表达。结果在GSE152641数据集中共筛选出差异基因27个, 加权基因共表达网络分析关键模块基因382个, 两者的基因富集于淋巴细胞激活的调节、T细胞激活、淋巴细胞分化等生物学过程和功能中。同时这些基因在原发性免疫缺...     

共表达网络分析揭示新型生物标志物在胃腺癌患者生存预后中的应用价值

目的 探讨胃腺癌组织中新型生物标志物,及其对胃腺癌患者生存预后和诊断的价值分析。方法 从基因组公共数据库批量获取胃腺癌患者的临床资料及肿瘤组织或正常组织的基因表达芯片数据,采用配对检验和加权基因共表达分析的方法,筛选差异基因(P0.05,Log2FC2)和核心基因(β=10,degree=5)。然后利用选定的基因对患者进行生存分析,对这些基因诊断特性进行分析。结果 根据筛选标准,获取差异基因1 709个,进一步筛选出23个核心基因。通过分析这些核心基因对胃腺癌患者生存时间的影响,最终获取具有统计学意义的基因8个(P0.05),分别为MAL、GBP6、MS4A10、EVA1A、APOA2、PGM5、CAP2和MYH11。在诊断特性方面,基因MAL的曲线下面积值最大,其敏感性也最高,而特异性最高的是基因EVA1A,区分度最差的是基因MS4A10。结论 本研究共获取8个显著影响胃腺癌患者生存时间的基因,其中MAL基因在诊断胃腺癌患者疾病进展的价值最高。     

高血压基因研究进展

<正> 高血压是一种常见的疾病,在我国慢性非传染性疾病中位列第一,患病率仍在迅速上升,与此相对,我国人群高血压的知晓率、控制率和治疗率仍处于较差水平。在分子生物学对医学的完全融入和人类基因组计划完成的今天,寻找致病基因是研究疾病病因的关键。一般采用连锁分析(1inkageanalysis,利用家系人群研究表型与基因标记相关联的方法)     

小鼠日本血吸虫感染及吡喹酮治疗过程中全转录组及关键基因调控网络分析

目的　利用全转录组测序技术研究日本血吸虫感染及吡喹酮治疗过程中长链非编码RNA（lncRNA）⁃微小RNA（miRNA）⁃信使RNA（mRNA）的交互作用,分析其中发挥调控作用的关键基因网络。方法　110只C57BL/6小鼠随机分为对照组、感染组和治疗组,感染组和治疗组以腹部贴片法感染日本血吸虫尾蚴后,第3、6、8周分别取10只小鼠肝脏组织;治疗组在第8周后开始吡喹酮治疗,治疗后第2、4、6、8、10周分别取10只小鼠肝脏组织。所有肝脏样本提取总RNA并构建转录组文库,进行全转录组高通量测序,对显著变化的差异表达基因进行功能注释、基因本体（GO）功能富集分析、京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析。应用R语言中Corrplot包和Himsc包对肝脏标本进行相关性分析,利用R语言中的MixOmics包和Himsc包对lncRNA⁃miRNA⁃mRNA进行多组学交互网络分析。结果　感染组与对照组间共有差异表达miRNA基因 1 176个、差异表达mRNA基因5 270个、差异表达lncRNA基因 2 682个;治疗组与感染组间共有差异表达miRNA基因1 289个、差异表达mRNA基因7个、差异表达lncRNA基因69个;治疗组与对照组间共有差异表达miRNA基因1 210个、差异表达mRNA基因4 456个、差异表达lncRNA基因2 016个。相关性分析显示,治疗组与对照组基因表达相关性更高。主成分分析显示,感染组与治疗组出现了明显分别聚类。具有显著相关性的基因主要富集在花生四烯酸代谢、异生分解代谢、不饱和脂肪酸代谢、异生代谢、长链脂肪酸代谢等24个GO条目和胆固醇代谢、酪氨酸代谢、亚油酸代谢、雷丁醇代谢、类固醇激素生物代谢等8条KEGG代谢途径。结论　Cyp2b9等23个mRNA和 Rmrpr等14个lncRNA处于基因调控网络核心位置,可能在血吸虫感染及吡喹酮治疗过程中发挥关键调控作用;miR⁃8105等9个miRNA具有作为血吸虫感染诊断分子标志物的潜力。     

基于生物信息学的胃癌关键基因鉴定与预后分析

目的 胃癌是人类最常见的恶性肿瘤之一,其发病率、死亡率高,五年总体生存率低于30%,因此迫切需要鉴定新的诊断和预后生物标志物。本文旨在利用生物信息学方法寻找与胃癌发生发展相关的关键基因及信号通路。方法 从基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus, GEO)下载胃腺癌基因表达谱芯片,利用生物信息学技术及相关软件对GSE174237、GSE122796数据集进行差异表达分析并获取交集差异基因(Differentially expressed genes, DEGs),然后对DEGs进行富集和功能注释。利用STRING数据库构建DEGs的蛋白质相互作用网络(protein protein interaction network, PPI network),并通过Cytoscape软件及其插件分析PPI网络中的关键基因。使用基因表达谱交互式分析(Gene Expression Profiling Interactive Analysis, GEPIA)数据库、人类蛋白质图谱(Human Protein Atlas, HPA)数据库、Kaplan-Meier plott...     

高血压与基因的关系

美国犹他州立大学和霍华德·休斯医学研究所的 Jean-Mare Lalouel 称,根据一项在犹他州和法国对高血压病人的研究工作,提示高血压的发生与基因的作用有密切关系。在霍华德·休斯医学研究所和在两所巴黎医院工作的医生曾对500例高血压者进行了观察,并与一组健康人作了比较,结果发现有三方面的不同。他们经过研究,明确了在血管紧张素(angiotensin,AGT)基因有可能发生15种缺陷,血压正常的人群这个基因偶尔会发生缺陷,而高血压的人群在 AGT 基因的两个特异位点上则常会有缺陷。