BCG感染树突状细胞的转录组测序和分析

目的 通过转录组学筛选DC2.4细胞内BCG感染相关的差异表达基因和信号通路,为探索DC细胞抗分枝杆菌的胞内免疫机制提供科学依据。方法 以小鼠DC2.4细胞作为细胞模型,设置感染组和未感染组,感染组经BCG(MOI=2)感染,培养24 h后收集细胞,采用转录组测序技术(RNA-Seq)检测感染组和未感染组mRNA表达谱并结合生物信息学分析方法,筛选树突状细胞内与BCG感染相关的差异表达基因并进行qRT-PCR验证。结果 与未感染组相比,感染组差异表达基因共有27个(P<0.05),其中26个上调基因,1个下调基因。通过GO和KEGG富集分析发现差异基因参与炎症反应、免疫系统过程等;TNF信号通路、IL-17信号通路以及细胞因子与细胞因子受体信号通路等参与BCG胞内感染过程。qRT-PCR验证与BCG感染相关的差异表达基因与转录组数据趋势一致。结论 BCG感染树突状细胞后,能够激发宿主细胞炎症反应和免疫应答,TNF、IL-17等信号通路参与BCG胞内感染过程。     

基于GEO数据分析参与MERS-CoV感染致病的信号传导通路和关键分子

目的 基于基因表达谱芯片数据,筛选和分析中东呼吸综合症病毒(Middle East respiratory syndrome coronavirus, MERS-CoV)感染人类呼吸道上皮细胞后的差异基因,确定参与致病的信号传导通路和关键分子。方法 在美国国立生物技术信息中心的Gene Expression Omnibus(GEO)数据库搜选MERS-CoV病毒感染支气管上皮细胞表达谱数据,使用在线分析工具GEOR分析MERS-CoV感染支气管上皮细胞正常组和感染组各种基因的表达情况,以具有统计学意义的在表达量上升或下降2倍以上的差异基因为研究对象,使用基因功能分析注释工具DAVID对差异基因进行基因本体分析和信号传导通路分析,使用STRING构建基因间相互作用网络,利用cytoscape筛选相互作用网络的关键基因。结果 对比感染与未感染组的基因表达,筛选到了差异基因1 553个,其中上调基因850个,下调基因703个。基因功能富集分析结果提示这些差异基因涉及免疫反应,炎症反应,凋亡过程,支气管纤毛形成和运动等多条信号传导通路。结论 研究MERS-CoV感染肺部支气管细胞基因表达谱,发现在细胞中起重要作用的多条信号通路的异常,筛选到多个关键基因,这些信号通路可能在病毒致病过程中起到重要作用。本研究将为揭示MERS-CoV 致病的分子机制提供帮助,为确定新的治疗靶标和策略提供数据。     

人工诱变利福平抗性布鲁氏菌转录组测序分析

目的 筛选布鲁氏菌中参与利福平代谢相关基因(除rpoB基因外)。方法 利用人工诱变技术获得利福平抗性菌株,通过转录组测序获得标准菌株和利福平抗性菌株全基因组水平的基因表达量,利用EBSeq算法筛选差异表达基因,预测利福平代谢相关基因及主要代谢途径。结果 通过不同浓度的利福平人工诱变,能够获得抗性表型稳定的布鲁氏菌变异菌株。转录组测序发现利福平抗性菌株中有121个基因表达量上调,197个基因表达量下调,差异基因功能主要集中于催化活性、细胞膜和细胞成分、代谢过程和细胞过程;主要参与抗生素的生物合成、细菌分泌系统和ABC 转运蛋白等代谢通路。结论 包括virB操纵子在内的涉及碳代谢等代谢通路的基因,通过表达量的改变参与抵抗利福平的作用。 本研究为布鲁氏菌耐药相关基因的筛选提供新思路,同时为布鲁氏菌耐药菌株的防控提供基础性数据。     

非酒精性脂肪性肝病患者血浆外泌体差异蛋白分析*

目的 筛选非酒精性脂肪性肝病(NAFLD)患者血浆外泌体差异蛋白,分析其功能及其生物学过程,为NAFLD患者临床诊断提供参考依据。方法 2020年7月～10月我院诊治的NAFLD患者3例和健康体检者3例,采用串联质谱标签(TMT)标记定量蛋白质组学技术对血浆外泌体蛋白进行鉴定和定量分析,筛选差异蛋白并进行功能富集分析,了解其参与的生物学过程。结果 经外泌体蛋白质组学分析,共鉴定出蛋白质387种,以倍数上调＞1.2倍或下调＞1.2倍,且P＜0.05为标准筛选出差异表达蛋白34种;健康人比,NAFLD患者上调蛋白25种,下调蛋白9种;生物信息学分析结果显示,这些蛋白主要参与了脂质的储存和代谢、免疫反应、纤维素形成等生物学过程,并与胰岛素抵抗、炎症反应、细胞损伤等信号通路密切相关。结论 采用TMT标记定量蛋白质组学技术筛选NAFLD患者差异蛋白可能为其诊治提供指引。     

基于TCGA数据库分析肝细胞癌组织UCK2、PRIM1和DNTM1基因水平对患者预后的影响*

目的 通过分析TCGA数据库肝细胞癌(HCC)组织基因组数据,分析差异基因,寻找影响肝癌患者预后的分子标志物。方法 搜索癌症基因图谱(TCGA)数据库,查找HCC组织差异基因及临床和病理学资料,进行基因筛选和生存分析。根据差异基因水平,以fdr=0.05和lgFC=1为筛选依据,绘制生存曲线,选择基因集“c2.cp.kegg.v6.2.symbols.gmt”行KEGG富集分析。结果 在TCGA-LIHC数据库,收集374例HCC组织和50例癌旁组织所对应的临床和病理学参数;高风险组HCC患者总体生存率显著低于低风险组患者;研究筛选出具有显著水平性基因DNTM1、PRIM1和UCK2,进行GSEA富集分析,GSEA显示了许多显著丰富的信号通路,进一步证明了上述基因与HCC发生及与患者预后的显著性关系,从而揭示了HCC组织DNTM1、PRIM1和UCK2基因水平对生存有显著性影响。结论 通过TCGA数据库筛选和验证,发现HCC患者癌组织UCK2、PRIM1和DNTM1 基因水平显著上调,而CYP2C9基因显著下调,它们可以作为肝癌的分子标志物而指导临床,判断预后。     

鸭源H7N9亚型禽流感病毒感染SPF鸡转录组学分析

目的 为了分析鸭源H7N9亚型禽流感病毒感染SPF鸡后宿主基因表达水平的变化。方法 以鸭源H7N9亚型禽流感病毒感染SPF鸡,收集肺脏进行高通量测序。结果 与对照组相比,感染组得到差异表达基因740个,其中上调基因有602个,下调基因有138个。GO条目分析发现,差异基因主要涉及免疫应答反应和炎症反应等。经KEGG 数据库比对注释及富集分析显示有7个通路富集显著,其中Toll-like信号通路有11个基因表达上调,分别为IL-6、TLR4、PIK3、IRF7、MD-2、IRF5、MYD88、CD86、STAT1、TLR2和CCL4,NOD-like受体信号通路有7个基因表达上调,分别为IRF7、CTSB、P2RX7、CYBB、PSTPIP1、HSP90AA1和NAMPT。结论 鸭源H7N9亚型病毒感染SPF鸡后,免疫相关基因表达明显增强。在Toll-like信号通路中, TLR4在MD-2的协助下被激活,随后依赖MYD88途径激活下游的IRF5,继而引起CCL4、IL-6显著表达。同时NLRP3炎症体在H7N9亚型病毒感染过程中也发挥着重要作用。     

基于RNA-seq分析戊型肝炎病毒感染HepG2细胞后的差异表达基因

目的 研究戊型肝炎病毒(Hepatitis E virus,HEV)感染人肝癌细胞HepG₂前后,HepG₂细胞的相关基因表达变化,为初步探索HEV在宿主细胞内感染机制及致病机理奠定基础。方法 对HEV感染组HepG₂细胞和对照组HepG₂细胞的RNA进行高通量测序(RNA-seq技术),利用生物信息学方法对测序数据进行分析,对感染组和对照组的差异表达基因进行筛选、功能注释和通路富集分析。结果 以基因表达差异倍数在2倍及以上为标准,从感染组与对照组共筛选出差异表达基因132个,其中,感染组相比于对照组,上调表达基因127个,下调表达基因5个。Gene Ontology(GO)功能富集分析注释结果显示,差异表达基因主要富集在病毒防御反应、固有免疫应答、病毒基因组复制的负调控及干扰素应答等过程;主要行使RNA结合、蛋白结合、调节解旋酶活性、NAD+ ADP-核糖基转移酶的活性等分子功能。利用KEGG数据库作为参考,这些基因主要参与甲型流感、单纯疱疹感染、麻疹、C型肝炎、RIG-I样受体信号通路、病毒致癌、乙型肝炎、Toll样受体信号通路、胞质DNA传感通路、趋化因子信号转导通路和细胞凋亡等通路。结论 通过功能及通路筛选,发现DDX58、STAT1、CXCL8、STAT2、TLR3、CXCL10、EIF2AK2、IRF9和IFIH1等基因可能在HEV感染抗病毒免疫过程中发挥重要作用。     

弓形虫多态性ROP16效应分子诱导宿主A549细胞基因表达谱的差异研究

目的 探讨弓形虫Ι、Ⅱ和Ⅲ型ROP16对宿主基因表达谱的影响及其意义。方法 以A549细胞株为研究模型,建立弓形虫Ι、Ⅱ和Ⅲ型ROP16稳定转染的A549细胞株,通过表达谱芯片技术筛选差异表达基因,并对差异基因进行GO分析和Pathway通路分析。结果 对差异基因进行聚类,发现ROP16_I转染组776个基因表达上调,494个基因表达下调;ROP16_III转染组842个基因表达上调,520个基因表达下调;而ROP16_II转染组5 063个基因表达上调,5 989个基因表达下调。另外,ROP16_I/III转染组基因表达谱相似。而ROP16_II转染组则不同,表达谱差异显著。对ROP16_II转染组差异基因进行Pathway通路分析发现,显著改变的通路共有74条,其中ROP16_II单独调控的信号通路有19条,主要与NF-κB、Toll样受体,趋化因子等信号通路、炎症反应及免疫调节和代谢等相关。结论 ROP16入侵宿主细胞核后影响宿主细胞基因表达谱。同Ι、Ⅲ型弓形虫相比,Ⅱ型弓形虫在基因组上的差异导致其具有独特的差异基因表达谱和信号通路,了解其单独调控的信号通路对于Ⅱ型弓形虫的防治具有重要意义。     

肥大心肌细胞来源外泌体差异表达microRNA及其信号通路调节的初步研究

目的获得肥大心肌细胞来源外泌体与正常心肌细胞来源外泌体差异表达microRNA,并进行靶基因和信号通路分析,探讨差异表达microRNA调控心肌肥大的分子机制。方法取1~3天龄Wistar新生鼠心脏行原代心肌细胞培养,并分成两组,模型组用AngⅡ(1μmol/L)诱导心肌细胞肥大,对照组细胞未给予任何处理或加入培养液,分离纯化上述两组细胞外泌体,采用microRNA测序技术筛选差异表达microRNA,通过miRanda算法分析差异表达microRNA靶基因,并行KEGG pathway分析。结果与对照组比较,肥大心肌细胞来源外泌体有14个差异表达microRNA,其中13个microRNA上调(包括mmu-miR-2137、mmu-miR-5126、mmu-miR-690和10个新发现的microRNA),1个microRNA下调(P0.05)。通过miRanda算法得到差异表达microRNA的靶基因54条,采用排序前20的靶标基因及其相关microRNA构建局部网络图。经KEGG通路分析发现,差异表达microRNA参与了MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路、Wnt信号通路等的调节。结论肥大心肌细胞来源外泌体microRNA表达谱发生明显变化,并经靶基因调节MAPK等多种信号通路,进而影响心肌肥大的病理生理过程。     

HBV表面抗原preS1激活Wnt信号通路导致肝癌发生的机制研究

目的 探究HBV表面抗原preS1促使正常肝细胞向癌化肝细胞发展的具体机制。方法 分析临床样本和细胞模型中HBV表面抗原preS1与肝癌发生的相关性和内在机制。结果 临床标本分析发现,HBV携带者肝癌组织切片中CD133+肝癌干细胞数量高于对照组。进一步研究发现,HBV的表面膜蛋白preS1可以上调肝细胞癌化相关因子。利用免疫共沉淀技术,我们发现preS1与β-catenin存在相互作用。preS1通过抑制β-catenin的磷酸化激活Wnt信号通路。结论 HBV表面抗原preS1通过抑制β-catenin的磷酸化,激活Wnt信号通路,促进正常肝细胞向癌化肝细胞转化。     

肠道巨噬细胞在溃疡性结肠炎中的功能分析

目的采用单细胞测序分析溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)患者肠道组织中巨噬细胞差异基因及其功能。方法挖掘数据集GSE150115,分析5例UC患者肠黏膜组织10×Genomics单细胞转录组测序数据,采用Seurat软件进行细胞亚群分类、巨噬细胞识别、细胞间差异基因筛选、GO和KEGG生物信息学分析。结果从10个细胞亚群中识别出巨噬细胞,筛选出细胞间差异基因,如CR1、BCL11A等。GO及KEGG分析发现,巨噬细胞的核糖体信号通路可能参与UC疾病过程。结论肠道巨噬细胞可能通过核糖体信号通路影响UC。     

活动性肺结核患者与潜伏感染者差异表达基因的生物信息学分析

目的寻找活动性肺结核患者与潜伏感染者免疫功能差异的重要分子。方法收集活动性肺结核患者和潜伏感染者PBMCs进行转录组测序,分析数据获得差异表达基因,对差异表达基因使用软件MeV进行聚类分析,用DAVID数据库进行GO分析,用STRING数据库进行蛋白相互作用网络分析,用Cytocapase软件进行KEGG分析和蛋白质复合物分析。结果共获得差异表达基因98个,其中上调基因67个,下调基因31个;GO分析生物进程富集的词条是“免疫反应”、“天然免疫反应”和“中性粒细胞趋化”;KEGG分析结果显示富集词条是“自然杀伤细胞介导的细胞毒作用”、“抗原处理和递呈”和“IL17信号通路”等信号通路,其中IFNG、ITGAM、MMP1和FOS基因连接多个信号通路;构建蛋白相互作用网络,筛选到聚集程度高的分子ELANE、ITGAM、MMP9和ARG1;而蛋白复合物分析显示由上调基因组成的复合物1和复合物2、由下调基因组成的复合物3。结论连接多个信号通路或者聚集程度高的重要分子和大分子复合物可能在活动性肺结核患者与潜伏感染者免疫功能差异具有重要的作用,有待我们进一步的实验验证及功能研究。     

非特异性间质性肺炎相关基因筛选和生物信息学分析

目的通过生物信息学的方法筛选非特异性间质性肺炎(nonspecific interstitial pneumonia, NSIP)的致病基因,为进一步研究提供靶点。 方法从GEO数据库下载基因芯片数据集GSE110147、GSE21369、GSE40839,使用limma包分析工具筛选正常组织与NSIP的差异表达基因。通过clusterProfiler包对差异表达基因进行GO分析和KEGG通路富集分析,找到NSIP发病过程中差异表达基因主要参与的生物功能及其集中的信号通路。利用STRING数据库和CYTOSCAPE软件构建蛋白相互作用网络,使用MCODE软件提取蛋白相互作用网络中的子网络模块。 结果3个数据集的差异表达基因做韦恩图得到3个共同差异表达基因。GO富集分析表明NSIP中上调的差异表达基因主要影响RNA剪接、抗病毒感染、对肽的细胞反应等相关的生物过程,富集的分子主要参与细胞组分的囊腔合成分泌、剪接复合体,富集的分子功能主要参与ATP酶活性,受体配体活性及DNA结合转录激活因子活性。NSIP中下调的蛋白主要涉及转移酶活性调节的生物过程。KEGG通路分析表明NSIP中上调的差异表达基因主要参与PI3K-Akt、人类乳头瘤病毒感染及MAPK等信号通路。 结论利用生物信息学筛选出差异表达基因,可能是NSIP发病机制的新靶点,对诊断治疗NSIP具有临床意义。     

基于网络药理学探讨葛根芩连汤治疗溃疡性结肠炎的作用机制

[目的]:运用网络药理学方法对葛根芩连汤治疗溃疡性结肠炎(UC)的作用机制进行研究。[方法]运用TCMSP数据库获取葛根芩连汤有效成分及预测药物作用靶点;运用CTD数据库获取UC疾病基因;运用STRING在线工具构建蛋白互相作用网络;使用Cytoscape 3.7.1软件进行蛋白网络可视化处理,运用cytoHubba、MCODE插件筛选关键基因;使用WebGestalt工具进行基因本体及KEGG信号通路分析。[结果]葛根芩连汤靶点与UC疾病的交集基因共112个,功能涉及细胞增殖、细胞凋亡、蛋白质磷酸化、细胞膜、转录因子等方面;KEGG信号通路结果显示交集基因富集于免疫调节密切相关的Th17细胞分化、IL-17信号、肿瘤坏死因子信号通路、与缺氧相关的低氧诱导因子-1信号通路、肿瘤相关的癌症的途径、结直肠癌通路和PI3K-Akt信号通路;筛选得共10个关键靶点基因,这些基因与免疫反应、肿瘤密切相关。[结论]葛根芩连汤治疗UC的机制是多靶点、多通路的复杂过程,其机制与调节免疫反应、缺氧反应、抗肿瘤等相关通路有关。     

MSMEG＿6171在耻垢分枝杆菌中的表达及多组学关联分析

目的 筛选MSMEG＿6171在耻垢分枝杆菌中的可能调控通路或基因,并进行验证。方法 构建MSMEG＿6171基因过表达的耻垢分枝杆菌株和空载质粒对照菌株;对其转录组和蛋白质组进行验证并深入挖掘MSMEG＿6171过表达调控的下游信号网络;qRT-PCR验证差异表达基因。结果 成功构建了MSMGE＿6171过表达的耻垢分枝杆菌菌株(Msm::6171);转录组和蛋白质组数据的对比分析发现有38个基因在转录水平和蛋白表达水平显著上调,有31个基因表达水平显著下调;差异表达基因主要参与甘油酯代谢,核糖体和代谢通路;15个候选基因实时荧光定量PCR验证结果与转录组和蛋白质组测序分析趋势一致。结论 MSMGE＿6171调控了多个靶向基因,参与代谢和核糖体通路,为深入研究MSMGE＿6171的调控网络提供了新的认识和重要参考。     

基于GEO数据库对胆管癌潜在分子靶点的筛选及生物信息学分析

背景胆管癌恶性程度高,预后差.靶向治疗是胆管癌的重要研究方向,探索新的分子靶点对于胆管癌靶向治疗至关重要.目的用生物信息学分析方法挖掘胆管癌的枢纽基因,为胆管癌的靶向治疗提供潜在分子靶点.方法从GEO数据库中下载2组胆管癌表达谱芯片数据,采用GEO2R在线分析工具筛选胆管癌肿瘤组织与正常组织差异表达基因,对差异表达基因作GO富集分析、KEGG通路分析、蛋白质相互作用网络分析,利用Cytoscape软件筛选枢纽基因.使用GEPIA数据库对枢纽基因在胆管癌组织中的表达量进行验证.结果共得到共同差异表达基因158个.GO富集分析结果显示,差异基因主要参与细胞对锌离子反应、细胞增殖与粘附、代谢以及蛋白质聚合等生物学过程,主要存在外泌体、胞外区、弹性纤维等区域,主要分子功能与结合肝素、半胱氨酸型内肽酶抑制剂活性、蛋白质同源二聚化、受体结合及磷酸吡哆醛结合等相关.KEGG通路分析结果显示,差异基因主要参与矿物质吸收、代谢、PPAR信号通路及脂肪酸降解等过程.基于String数据库构建蛋白质相互作用网络图,Cytoscape软件CytoHubba插件筛选枢纽基因,皆为上调基因.GEPIA数据库验证枢纽基因在胆管癌组织中表达量显著高于正常组织.结论本研究获取了8个与胆管癌相关的枢纽基因,分别是NUSAP1,TOP2A,RAD51AP1,MCM4,KIAA0101,CDCA5,TYMS,ZWINT.这些基因为深入研究胆管癌的靶向治疗提供了新思路,有望成为新的分子治疗靶点.     

基于COSMIC数据库的结直肠转移性癌的体细胞突变基因变化的研究

目的利用癌症体细胞突变目录（COSMIC）数据库,筛选结直肠原发性癌和结直肠转移性癌两类癌组织之间的具有显著差异的体细胞基因突变,并分析其可能的功能及通路。 方法从COSMIC数据库下载结直肠癌全外显子测序数据,在R 3.5.0环境下,利用卡方检验或Fisher确切概率法对结直肠原发性癌和结直肠转移性癌两类癌组织之间的差异体细胞突变基因进行挖掘,记录具有显著差异的体细胞突变基因并进行功能及通路富集分析,探索其可能生物学功能及通路。 结果共发现120个具有显著差异的体细胞突变基因,包括RHEB、RP11-368J21.2、AGAP10等,对其进行GO和KEGG富集分析显示,这些显著性差异体细胞突变基因可能与如脱氢酶活性、还原酶活性、细胞周期停滞、代谢途径、PI3K-Akt信号通路、细胞周期、细胞粘附分子、癌症中的转录失调、铂类耐药性等功能及通路相关。 结论挖掘结直肠原发性癌和结直肠转移性癌之间的显著差异体细胞突变基因可为研究结直肠癌的转移调控机制提供借鉴,显著差异体细胞突变基因可能作为结直肠癌转移诊断标志物或转移治疗靶点应用于临床。     

冠状病毒感染相关心肌损伤机制的组学分析及治疗药物的预测

目的研究冠状病毒感染相关心肌损伤机制并预测可能有效的治疗药物。方法在基因表达数据库检索并筛选得到GSE59185数据集,根据不同的亚型分为wt组、ΔE组、Δ3组、Δ5组和对照组。用R语言Limma程序包对各组进行差异表达基因分析,将各组上调、下调表达基因分别取交集,作为共同差异表达基因,在DAVID数据库进行基因本体学(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析。采用自主研发的表观精准治疗预测平台(EpiMed)进行治疗药物预测。用STRING数据库对共同差异表达基因构建蛋白质互作网络并筛选核心基因。结果各组差异表达基因分析,共交集上调基因191个,下调基因18个,共同差异表达基因共209个。GO富集分析发现,共同差异基因主要富集在病毒反应、病毒防御反应、Ⅰ型干扰素反应、γ干扰素调节、γ干扰素介导的信号通路、先天免疫反应调节等;KEGG通路富集主要与细胞因子与受体相互作用、病毒蛋白与细胞因子和细胞因子受体相互作用、TNF、Toll样受体、缺氧诱导因子1及白细胞介素17信号通路等有关。通过EpiMed预测的药物主要为白藜芦醇、利托那韦、维甲酸、连翘、鱼腥草等。网络分析筛选得到干扰素调节因子7、干扰素刺激基因15、抗粘液病毒基因1、β型蛋白酶体亚基8、干扰素调节因子9、 2′,5′-寡聚腺苷酸合成酶(OAS)1、OAS2、OAS3、含基本S腺苷蛋氨酸域2、2′,5′-寡聚腺苷酸合成酶样等核心基因。结论多个炎症通路的异常活化可能是冠状病毒感染后患者发生心肌损伤的原因。白藜芦醇、利托那韦、维甲酸、连翘、鱼腥草可能对此具有治疗作用。