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...     

大鼠骨髓间充质干细胞分化成肝细胞过程中差异基因的功能研究

目的探寻大鼠骨髓间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)分化成肝细胞过程中的核心调控机制。方法利用芯片检测结果,筛选大鼠骨髓MSCs诱导分化成肝细胞样细胞(hepatocytelike cells,HLCs)、正常肝细胞(normal liver cells,NLCs)动态发展过程中差异表达的基因,利用基因的表达变化进行表达趋势聚类,筛选出显著性的表达趋势。集中分析具有相同趋势的共表达基因,构建基因的共表达调控网络,从中筛选在动态变化过程中的核心基因。结果从MSCs分化成NLCs的动态过程中,通过筛选得到4 938个差异表达基因,Fas、G6pc、IL1b、S100a1、Ndufa7等基因为关键基因。结论 MSCs最终分化成NLCs的过程中,与细胞周期调控、增殖、分化相关基因及糖、脂肪酸、胆固醇的代谢、解毒相关基因表达密切相关。     

支气管肺发育不良中新型miRNA-TF-mRNA共调控网络的鉴定

目的筛选与新生儿支气管肺发育不良(BPD)发病相关的关键转录因子(TF)、微小核糖核酸(miRNA)和信使核糖核酸(mRNA), 并构建了调控网络。方法从高通量基因表达数据库GEO获取mRNA芯片数据集GSE108756, 筛选出的差异表达基因(DEGs)进行京都基因和基因百科全书(KEGG)、基因本体注释(GO)功能富集分析;参照HumanTFDB数据库获取与DEGs对应的TF后利用cytoHubba插件筛选出degree值前10的Hub TF;通过hTFtarget数据库找出Hub TF中7个TF所对应的靶基因;在GSE108756中获取7个TF及其靶基因所对应的探针表达量后做相关性分析, 筛选出最终纳入研究的6个Hub TF及所对应的正相关TF-mRNA关系队;利用Targetscan Human数据库获取靶向调控6个Hub TF的miRNAs, 并与miRNA芯片数据集GSE166762差异miRNAs取交集后匹配出负向调节的miRNA-TF关系队, 最后构建BPD患儿潜在miRNA-TF-mRNA调控网络, 进一步筛选出关键miRNA、mRNA。结果共筛选出201个差异表达基...     

非小细胞肺癌差异基因的筛选及预后分析

目的利用生物信息学方法分析非小细胞肺癌(NSCLC)基因表达谱芯片,筛选差异基因,分析其与预后的关系。方法从GEO数据库下载芯片数据(GSE19804、GSE27262、GSE18842),利用GEO2R软件筛选差异基因,通过基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)进行差异基因的功能及通路富集分析,用STRING数据库构建蛋白-蛋白相互作用网络,Cytoscape筛选出核心基因。Kaplan-Meier plotter数据库进行预后分析,采用实时荧光定量PCR(QPCR)检测目的基因在NSCLC组织中的表达。结果共筛选出401个差异表达基因,GO分析结果表明差异基因主要参与血管生成、细胞粘附、调节细胞增殖等生物学过程。通过Cytoscape软件筛选出29个核心基因。预后分析显示ASPM低表达患者的总生存期较高表达患者明显延长。QPCR显示ASPM在NSCLC组织中高表达,差异有统计学意义。结论ASPM在NSCLC组织中高表达,与患者的预后相关,可能是NSCLC潜在的治疗靶点。     

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。     

急性胰腺炎基因表达谱芯片的生物信息学分析及药物筛选

目的应用生物信息学方法筛选急性胰腺炎(AP)差异表达基因(DEGs)及相应的候选治疗药物。方法从基因表达数据库(GEO)中下载小鼠AP相关的高通量芯片数据集(GSE109227和GSE65146),使用GEO2R筛选DEGs。利用DAVID数据库对DEGs进行基因本体功能富集和通路富集分析。在String数据库中建立蛋白-蛋白相互作用关系(PPI)并利用Cytoscape软件进行可视化,筛选出子网络模块和关键基因。预测关键基因相关的miRNAs并通过比较毒物遗传学数据库(CTD)针对关键基因进行治疗药物的筛选。结果从高通量芯片数据集GSE109227和GSE65146中共筛选到130个上调基因和16个下调基因。DEGs主要参与炎症反应、中性粒细胞趋化、TNF介导的细胞反应、正调控基因表达等生物学过程,且参与细胞外基质受体相互作用、肌动蛋白细胞骨架的调控、白细胞内皮迁移、Focal adhesion等信号通路。在PPI网络中,共筛选出12个关键基因和6个子网络模块。miR-199a-5p、miR-1-3p等miRNAs可能作用于关键基因转录后调控。CTD数据库中筛选到染料木黄酮、白藜芦醇、槲皮素可降低关键基因表达水平。结论利用生物信息学方法筛选的相关基因可能在AP发生中具有重要作用,并可作为药物的筛选依据。     

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。     

基于高通量测序的肝癌circRNA-miRNA-mRNA调控网络构建及功能富集分析

目的本研究基于肝癌相关非编码RNA高通量测序数据,构建互作网络及功能富集分析,筛选可能通过竞争性内源RNA(ceRNA)机制参与肝癌发生发展的环状RNA(circRNA)。方法利用GEO数据库中的肝癌非编码RNA高通量测序数据,依据ceRNA理论构建circRNA-miRNA-mRNA网络。随后,进行了基因本体论分析(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析,用于具有ceRNA潜在功能的circRNA的探索及功能注释。结果从GEO数据库中最终筛选了9个共表达circRNAs、20个共表达miRNAs以及153个共表达mRNAs,成功构建肝癌相关circRNA-miRNA-mRNA网络。GO分析结果揭示了90个生物过程,其主要涉及12个功能簇,主要包括肝细胞分化、细胞周期相变调节、转录因子活性负调控等功能,KEGG分析表明这些共表达circRNAs还参与p53、PI3K-Akt信号通路。结论本研究为circRNA通过ceRNA机制介导肝癌发生发展提供了新的见解。     

肥厚型心肌病相关基因的生物信息学分析

目的筛查肥厚型心肌病相关的关键基因,为肥厚型心肌病的发病机制提供理论依据。方法从高通量基因表达(GEO)数据库中检索包含106例肥厚型心肌病样本及39例对照组样本的高通量测序数据集GSE36961。利用R软件筛选肥厚型心肌病组织和正常组织间差异表达的基因,通过WGCNA构建差异基因的加权重共表达网络,筛选出与肥厚型心肌病相关的模块,对模块中的基因行功能富集分析,并应用STRING数据库构建蛋白互作网络筛选出关键基因。结果从数据集中筛选出8002个差异表达基因(P<0.05),通过WGCNA构建出差异基因的加权重共表达网络,筛选出两个与肥厚型心肌病相关的模块:青色模块(Pearson cor=0.77,P=4e-29)和紫红色模块(Pearson cor=0.76,P=2e-28)。前者基因功能主要富集在能量代谢,后者基因功能主要富集在血管形成。通过蛋白质相互作用网络分析获得32个基因及157个互作关系,从中筛选出与肥厚型心肌病相关的关键基因,提示肥厚型心肌病可能与炎症反应相关。结论本研究通过系统性分析肥厚型心肌病患者的高通量测序数据集,筛选出可能与肥厚型心肌病有关的目标基因32个,再筛选出关键基因10个,其中甲酰肽受体2(formyl peptide receptor 2,FPR2)、毒蕈碱型胆碱受体M2(cholinergic receptor musca⁃rinic 2,CHRM2)与心肌炎症反应相关,余基因的作用仍需在未来的细胞及动物实验中得到进一步的验证。     

高血压合并心力衰竭相关基因的筛选、分析及验证

目的:筛选、分析高血压合并心力衰竭(心衰)的差异基因并通过实验验证。方法:从GEO数据库中搜索并下载与高血压合并心衰相关的mRNA芯片数据集GSE2116和GSE19210,使用R语言软件分析差异基因并筛选得到二者芯片共同的差异基因。通过Metascape对差异基因进行富集分析,运用STRING工具构建差异基因的蛋白互作网络,并使用Cytoscape分析其中的关键基因。最后构建高血压合并心衰的模型大鼠,并通过qRT-PCR检测关键基因在模型大鼠左心室组织的表达情况。结果:从芯片中筛选得到50个表达上调和32个表达下调的共同差异基因,功能分析显示其主要富集于炎症反应、氧化应激反应、PI3K/Akt信号通路和Toll样受体通路。构建蛋白互作网络并从中分析筛选得到10个关键的差异基因,qRT-PCR的结果表明除Lbp外其余9个关键基因的表达情况与芯片结果一致。结论:本实验应用生物信息学分析的方法筛选出高血压合并心衰相关的差异基因,并对其进行了功能分析和实验验证,为寻找与高血压合并心衰发生发展及治疗相关靶点的研究提供了新的思路。     

基于芯片数据的慢性阻塞性肺疾病患者的生物信息学分析

目的:通过对正常人和慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者肺组织的芯片数据进行生物信息学分析,探究参与调控COPD的Hub基因及其在COPD中的作用。方法:从GEO数据库中下载mRNA表达谱数据集GSE106986,筛选出正常人和COPD患者这2组样本的肺组织之间的差异表达基因,并对其进行功能注释,根据蛋白质互作网络筛选出参...     

基于关键基因与核心microRNA探讨大黄-黄连药对抗Hp感染的分子机制

目的:基于生物信息学和网络药理学探究大黄-黄连药对(RRRCR)治疗Hp感染胃肠道疾病的分子机制,阐明其靶向作用的核心基因及关键microRNA.方法:通过TCMSP数据库筛选RRRCR的活性成分及作用靶点;通过GEO数据库检索Hp感染胃黏膜上皮的基因表达谱芯片数据;通过R软件对芯片数据进行均一化处理并分析差异表达基因...     

轻度认知障碍患者血浆中差异表达microRNA生物信息学分析

目的 应用生物信息学方法分析轻度认知障碍(MCI)患者血浆中差异表达microRNA。方法 从美国国立生物技术信息中心(NCBI)公共数据平台的GEO数据库检索并筛选MCI相关基因芯片数据集,使用GEO2R在线分析工具筛选差异表达的microRNA;利用TargetScan7.2在线预测工具预测差异表达microRNA的靶基因,并通过String数据库构建编码蛋白相互作用(PPI)网络及利用Cytoscape的CytoHubba插件筛选关键基因(Hube gene);利用Cytoscape3.7.2软件构建差异表达microRNA的microRNA-靶基因相互作用网络,筛选关键microRNA;运用R语言分析包对差异表达microRNA的靶基因进行基因本体论(GO)分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析。结果 筛选出14个显著下调的microRNAs,通过在线工具预测14个microRNA的靶基因并构建PPI和microRNA-靶基因的相互作用网络,结果显示hsa-miR-27b、hsa-miR-146a、hsa-miR-23a和has-miR-93*是核心网络中的关键mi...     

基于网络药理学联合GEO芯片探讨肠安泻愈汤在肠易激综合征亚型中的分子机制

目的 采用网络药理学联合基因综合表达数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)芯片差异分析探讨肠安泻愈汤治疗腹泻型与便秘型肠易激综合征的分子机制.方法 采用R语言差异分析GEO芯片;检索TCMSP、PubChem数据库筛选肠安泻愈汤中柴胡、党参、枳实、茯苓、白术、白芍、紫菀、紫苏子、泽泻、薏苡仁1...     

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...     

基于基因表达综合数据库芯片的动脉粥样硬化核心基因的筛选及发病机制研究

目的 对动脉粥样硬化(AS)基因芯片数据进行生物信息学分析,寻找疾病相关核心(Hub)基因,并探讨其在AS发生发展中的作用.方法 利用R语言包对基因表达综合数据库(GEO)中筛选出的AS芯片进行基因差异表达分析,String数据库进行蛋白相互作用分析,并以Cytoscape3.7.2软件插件CytoHubba筛选Hub...     

一对2型糖尿病老年双生子基因表达谱动态变化比较

目的分析一对老年同卵双生子2型糖尿病(T2DM)随病程延长而稳定表达的基因功能特征。方法连续2年分6次调查一对老年双生子的T2DM病情变化并作基因芯片实验,筛选出表达量随病程延长而连续升高的基因为双生子的共表达基因,通过FatiGO Compare工具比较两组共表达基因功能注释的异同。结果分别筛选到大、小双的共表达基因473和529个,其中相同的共表达基因功能富集于"T细胞活化调节"基因本体(GO)类,不同的共表达基因功能差异体现在分子功能调节及刺激反应2个GO类别。结论免疫功能基因的异常表达是该对双生子T2DM随病程延长而稳定出现的共性特征。     

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...