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...     

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...     

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...     

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...     

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。     

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...     

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。     

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...     

基于加权基因共表达网络分析高血压的关键基因

目的 挖掘分析高血压的关键基因,为阐明高血压的发病机制提供生物信息学支持。方法 从GEO数据库下载GSE 74 144数据进行差异表达基因(DEG)分析,并使用WGCNA包筛选高血压临床特征相关的模块和基因,而后用ClusterProfiler进行基因功能的注释富集分析。将DEG与WGCNA中的性状模块基因取交集,获取关键基因,并对其进行相关性分析。结果共筛选出79个DEGs,主要与氧化磷酸化、线粒体内膜蛋白复合物形成和呼吸小体形成等有关。获得1个与高血压高度相关的模块,主要参与血小板活化、局部粘附、RAP1信号通路等,并获取12个关键基因FAM69B、FLJ44511、EPB49、CDKN2A、ND2、OST4、HIST1H2BI、ODF3L2、SPARC、MMD、TMEM140和DDX11L2。结论 通过WGCNA获得与高血压高度相关的模块和12个关键基因,为更深入地探索高血压发生发展机制提供理论依据。     

糖尿病肾病进展为终末期肾病关键基因的筛选及与免疫细胞浸润关系

目的 利用生物信息学方法筛选糖尿病肾病（DN）进展为终末期肾病（ESRD）的关键基因,并探讨其与免疫细胞浸润的关系。方法 下载GSE142153数据集,包含23例DN患者（DN组）和7例由DN所致ESRD患者（ESRD组）的血液样本,共20 959个基因。筛选两组差异基因,分为上调和下调;通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）鉴定DN进展为ESRD的关键模块。对差异基因及关键模块进行基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书通路富集分析;将获得的差异基因及WGCNA关键模块基因分别输入STRING在线数据库,构建蛋白质—蛋白质相互作用（PPI）网络,采用MCC算法确定核心基因,并将两种方法获得的核心基因取交集,获得关键基因。采用受试者工作特征（ROC）曲线对获得的关键基因进行分析,计算曲线下面积（AUC）,评价关键基因区分DN和ESRD的诊断效能。最后进行免疫细胞浸润分析,从Cibersort网站下载22个免疫细胞的基因表达矩阵,采用Cibersort反卷积算法计算出30个样本的22种免疫细胞的相对丰度,用来表示免疫细胞浸润情况,比较两组免疫细胞浸润情况;进一步采用Pearson法...     

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WGCNA和ssGSEA的胰腺癌预后模型构建

［摘要］　目的　通过加权基因共表达网络分析（WGCNA)和单样本基因富集分析（ssGSEA）构建胰腺癌预后模型。方法　获取胰腺癌组织转录组测序数据和患者预后信息,ssGSEA对各肿瘤组织17 810条通路进行评分,利用WGCNA、单因素分析和Lasso回归筛选各通路参数,构建多因素Cox比例风险回归模型对胰腺癌患者的预后情况进行预测,并对模型进行评价。结果　经ssGSEA发现,不同胰腺癌组织各通路评分不同,如GO RECEPTOR REGULATOR ACTIVITY、GO MONOSACCHARIDE BINDING等通路,提示不同患者各通路活性有差异,这可能是引起肿瘤向不同结局发展的重要原因。经WGCNA分析采用动态剪切树法合并表达相似的通路模块,最终得到7个通路模块。其中,Blue模块中包含的通路最多,含3 098条通路。Red模块与胰腺癌患者生存状态有较高的正相关性（r=0.33,P<0.001）,Black模块也与其生存有显著的相关性（r=0.11,P=0.03）。同时,Red模块（r=0.30,P<0.001）和Blue模块（r=0.24,P=0.002）与胰腺癌组织学分期有显著的正相关性;Blue模块（r=0.27,P<0.001）、Yellow模块（r=-0.17,P=0.03）、Black模块（r=0.30,P<0.001）和Magenta模块（r=0.15,P=0.03）与胰腺癌肿瘤分期有明显的相关性。使用单因素分析、Lasso回归筛选Red模块中与生存预后相关的通路,共得到11条与胰腺癌患者生存预后相关的通路。进一步利用多因素Cox回归建立多通路预后预测模型,最终得到由5条通路构成的胰腺癌预后预测模型,C指数为0.7,赤池信息准则（AIC）为776.49,且该模型具有良好的预测效能（AUC=0.742）。结论　WGCNA和ssGSEA技术在胰腺癌预后模型的构建中有重要作用。     

阿尔茨海默病相关基因研究进展

阿尔茨海默病(Alzheimer′s disease,AD)是中枢神经系统变性疾病,是最常见的痴呆。随着我国人口老龄化进程的加快,AD的发病率呈逐年升高的趋势,严重危害着老年人的身心健康,同时带来了严重的经济及社会负担。AD病因复杂,涉及到遗传、环境、代谢、病毒感染等多种因素,其中遗传因素是主要原因之一。对AD患者相关致病基因的筛查已成为近年来研究的热点。目前确定与AD相关的基因有4种,分别位于21号染色体的淀粉样前体蛋白(amyloid pre-cursor protein,APP)基因、位于14号染色体的早老素1(pr-esenilin1)基因、位于1号染色体的早老素2(prese…     

阿尔茨海默病的血液生物标记物研究进展

一、背景 阿尔茨海默病（AD）是老年人最常见的神经变性疾病,以细胞外β淀粉样（β-amyloid,A11）蛋白沉积、tau蛋白超磷酸化参与的神经原纤维缠结（NFTs）、进行性神经元丢失为病理特征,表现为进行性加重的认知和精神障碍,患者最终丧失自主生活能力。     

基于生物信息学分析鉴定阿尔茨海默病中关键差异表达基因及其潜在治疗靶点

目的 利用生物信息学方法挖掘阿尔茨海默病(AD)的基因表达谱,筛选出与该病发生发展相关的关键基因。方法 从基因表达综合数据库(GEO)下载数据集GSE132903,利用R语言进行分析,鉴定出差异表达基因(DEGs),利用DAVID数据库对差异基因进行GO与KEGG功能富集分析,利用string数据库对差异表达基因进行蛋白互作网络分析,随后利用Cytoscape软件中的插件cytohubba进行关键基因筛选。结果 在AD的基因表达谱中鉴定了319个差异表达基因。其中上调基因118个,下调基因201个,与正常对照组样本相比,AD患者样本中神经活动配体-受体相互作用、GABA能突触、突触囊泡循环、长程增强效应等通路显著改变。基于多种算法得到关键基因分别是：SNAP25、SYP、SYT1、SYT4,其中SYT4在AD中的作用机制尚未有报道。结论 利用生物信息学方法成功构建了在AD中起关键作用的蛋白互作网络,发现了4个与疾病相关的关键基因,进一步证明了突触功能在AD中的重要作用,其中SYT4可能是AD治疗的新靶点。     

SORL1基因与阿尔茨海默病的研究进展

阿尔兹海默病(AD)是一种进行性认知功能减退的神经系统变性疾病,病理上主要表现为脑内具有神经毒性作用的β淀粉样蛋白异常沉积产生的老年斑。分子遗传学研究表明,散发性AD具有遗传异质性,这可能成为重要的危险因素导致AD     

阿尔茨海默病的执行功能障碍与ApoE基因相关性研究

目的了解阿尔茨海默病(AD)的执行功能障碍的临床特征以及与ApoE基因多态性的相关性。方法采用简易痴呆筛选量表(MMSE)、汉密尔顿抑郁量表(HAMD)、Fuld物体记忆测验(FOM)、词语流畅性测验(RVR)、日常生活行为量表(ADL)、画钟测验(CDT)及Hachinski缺血积分量表等认知功能测评及ApoE基因检查。结果认知功能检查显示:AD患者的记忆、执行功能、计算力较健康对照组有显著性差异,结合ApoE基因检查显示带有e4者认知功能损害更明显。结论AD的认知功能较健康对照组明显减退,且带有ApoEε4者损害更严重。ε4是AD的风险基因。