基于生物信息学对结肠癌潜在枢纽基因的筛选及验证

目的:利用生物信息学方法挖掘结肠癌的枢纽基因及潜在标志物.方法:利用GEO2R分析结肠癌相关芯片集GSE41258、GSE41328和GSE44861中的差异基因;DAVID数据库进行GO富集分析和KEGG通路分析;STRING在线软件分析差异基因的蛋白质相互作用网络(PPI),并通过Cytoscape筛选枢纽基因;G...     

骨关节炎滑膜组织差异表达基因筛选及关键基因的验证结果

背景:骨关节炎的发生与多种危险因素相关,目前除手术治疗外尚无有效的治疗方案,与骨关节炎相关的调控基因参与骨关节炎的发生与发展,而骨关节炎的基因调控网络尚未建立完全.目的:对骨关节炎基因芯片数据集进行生物信息学分析,寻找骨关节炎新型生物学标志物并对MYC和JUN基因进行实验验证.方法:采用GEO数据库在线分析工具GEO2...     

基于GEO数据库的结肠癌差异基因筛选及其生物信息学分析

目的:筛选结肠癌(Colorectal cancer,CRC)癌组织与正常癌旁组织之间差异表达基因(Differentially Expressed Genes,DEGs),分析结肠癌的发病机制和可能的生物标志物.方法:在基因表达综合数据库(Gene Expression Omnibus,GEO)中以colon ca...     

骨关节炎中铁死亡的生物信息学分析与实验验证

背景：靶向铁过载基因调节铁死亡或许是一种较快且有效延缓骨关节炎退变的方法,但目前对骨关节炎铁死亡相关分子机制及基因靶点尚不清楚。目的：通过生物信息学分析铁死亡在骨关节炎中的关键基因和途径,结合体外实验验证骨关节炎中铁死亡标记基因,探讨铁死亡在骨关节炎中的潜在作用。方法：以“Osteoarthritis”为检索词,通过GEO数据库检索2010-01-01/2021-01-01的公开数据,筛选得到基因微阵列数据集GSE55235,对GSE55235数据集进行数据矫正后分析获得差异表达基因;利用Ferr Db数据库检索得到铁死亡相关基因与GSE55235数据集差异表达基因作交集,对交集基因作基因本体(Gene Ontology,GO)与京都基因和基因组数据库富集分析(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)并绘制蛋白质-蛋白质相互作用网络,获得骨关节炎铁死亡HUB基因,筛选出铁死亡标记基因;将正常人软骨细胞设为对照组、人软骨细胞骨关节炎模型设为实验组,采用实时荧光定量PCR对两组铁死亡标记基因的m RNA表达进行验证。结果与结论：(1)共获得...     

铜死亡基因在骨关节炎免疫浸润中的生物信息学分析

背景：免疫浸润在骨关节炎的病程发展过程中发挥着重要作用,而铜死亡是近期最新发现的一种新型细胞程序性死亡,目前尚未有铜死亡基因调控免疫浸润在骨关节炎中的相关机制研究。目的：整合铜死亡基因和GEO数据库相关芯片,分析铜死亡基因与免疫浸润之间的关联性,构建风险模型,并进行基因本体、京都基因与基因组百科全书富集分析以及miRNA、中药预测,为今后骨关节炎免疫浸润方面的铜死亡机制挖掘提供理论支持。方法：通过GEO数据库检索符合条件的骨关节炎相关芯片,对其进行标准化处理;基于处理后的基因表达矩阵进行免疫浸润提取和量化,分析免疫浸润细胞及功能之间的相关性,以及它们在骨关节炎组和对照组中的差异性;整合处理后的铜死亡基因表达矩阵和标准化处理后的芯片基因表达矩阵,筛选出与骨关节炎相关的铜死亡基因,并构建风险模型,分析骨关节炎铜死亡相关基因的风险概率,另外通过FunRich软件预测其上游miRNA;最后通过Enrichr网站和Coremine Medical数据库对骨关节炎铜死亡相关基因进行基因本体、京都基因与基因组百科全书富集分析及中药预测。结果与结论：(1)免疫浸润相关性结果显示,树状突细胞和肥大细胞呈...     

睡眠剥夺相关基因的筛选与生物信息学分析

目的 从分子水平揭示睡眠剥夺对小鼠大脑海马体的影响,为睡眠剥夺相关疾病的基础研究和临床治疗提供新思路。 方法 从基因表达综合数据库(GEO)中下载睡眠剥夺相关基因芯片数据集,利用Qlucore Omics Explorer（QOE）3.0 软件、String、Panther 等工具对睡眠剥夺差异基因进行生物信息学分析。 结果 在101个差异表达基因所编码的蛋白中,有45个存在蛋白与蛋白的相互作用关系;其中涉及主要的生物学通路包括促性腺激素 释放激素受体通路、肾上腺素和去肾上腺素生物合成通路、细胞凋亡信号通路、亨廷顿舞蹈病通路和帕金森病通路等;主要涉及的生物学过程包括代谢过程、生物调节过程、发育过程、细胞定位过程、免疫系统过程和细胞凋亡过程等。 结论 通过生物信息学分析睡眠剥夺相关芯片数据,提示睡眠剥夺能够影响大脑海马体的基因表达,对相关基因的分析可为下一步实验提供有价值的线索。     

组织特异性表达基因PLUNC调控元件的生物信息学分析

目的分析组织特异性表达基因PLUNC的调控元件。方法采用进化足迹法,结合生物信息学工具,预测PLUNC基因的顺式作用元件和反式作用因子。结果预测的PLUNC基因的转录起始位点位于-1～＋10bp区域间、-29bp存在TATA盒子,启动子集中在-490bp～＋89bp内,在人和小鼠PLUNC基因的启动子保守区内存在29个共同的转录因子结合部位及5个增强子。结论PLUNC基因调控元件的分析可为探讨上呼吸道特异性表达基因的调控机制提供模型。生物信息学技术结合进化足迹法,在基因表达调控机制的研究中具有重要的应用价值。     

类风湿关节炎脂肪酸代谢相关基因的生物信息学鉴定与验证

背景:研究表明,脂肪酸代谢基因与类风湿关节炎发展紧密相关,因此基于脂肪酸代谢基因探索类风湿关节炎发病进展具有重要的临床意义。目的:探究脂肪酸代谢基因是否可以作为预测类风湿关节炎进展的可靠生物标志物。方法:从基因表达综合数据库(GEO)下载与滑膜组织相关的基因数据,应用STRING构建蛋白质-蛋白质相互作用网络分析,对其使用Cytoscape进行生物学注释(GO基因本体论)和信号通路富集分析(KEGG京都基因与基因组百科全书)。从分子特征数据库(MSigDB)筛选脂肪酸代谢相关基因,使用套索算法和支持向量机的递归特征消除算法筛选潜在生物标志物。通过CIBERSORT算法评估正常人和类风湿关节炎患者的免疫细胞浸润水平。最后,在GSE77298使用受试者工作特征曲线验证脂肪酸代谢相关基因的表达水平。结果与结论:①确定了361个类风湿关节炎差异表达基因,其中13个与报告的脂肪酸代谢相关基因重叠;②基于机器学习算法筛选出5个基因,受试者工作特征曲线显示有5个基因(PCK1、PDK1、PTGS2、PLA2G2D、DPEP2)可以预测类风湿关节炎的发展;③CIBERSORT算法结果表明上述5个基因和活化肥大细胞、中性粒细胞、静息肥大细胞、记忆性静息CD4^(+)T细胞浸润水平密切相关;④受试者工作特征曲线显示,PLA2G2D和PCK1具有较高的诊断价值;⑤提示脂肪酸代谢相关基因表达特征可作为预测类风湿关节炎临床结果的潜在生物标志物,可进一步提高类风湿关节炎预测的准确性。     

基于生物信息学分析探讨类风湿关节炎与骨关节炎之间的关系北大核心CSCD

目的:利用生物信息学分析探讨类风湿关节炎(RA)与骨关节炎(OA)之间的关系。方法:通过GEO数据库获取RA和OA血清基因芯片表达谱,筛选两者之间的差异miRNA并取交集,利用FunRich软件对交集miRNA进行转录因子预测及功能富集分析。应用String及Cytoscape软件对交集miRNA作用的靶基因进行蛋白互作网络构建,并筛选出核心mRNA,最后利用DAVID数据库对mRNA进行GO功能分析及KEGG信号通路分析。结果:共获得hsa-miR-4281、hsa-miR-98-5p、hsamiR-3613-3p及hsa-miR-6858-3p 4个差异miRNA,其生物过程主要涉及肽代谢、转录、翻译等,涉及10个核心转录因子:LHX3、SP4、NFIC、VSX2、HOXA7、TCF3、MYC、HOXB4、ETS1、SP1。蛋白互作分析提示CDC5L、HNRNPU、GATAD2A、CHD4、ACTB为互作网络中的核心靶点;GO富集分析结果显示交集miRNA所调控mRNA的生物学过程主要涵盖mRNA代谢过程的调控、细胞周期过程的负调控、有丝分裂细胞周期等,KEGG富集结果信号通路主要涉及调控干细胞多能性的信号通路、Hippo信号通路、FoxO信号通路、Apelin信号通路、p53信号通路等。结论:RA与OA两者之间交集miRNA和核心基因的发现有助于了解两种疾病发病机制的相关性,为治疗两种疾病的共同药物研发及治疗方式提供一定的参考。     

差异表达基因联合加权共表达网络分析筛选骨关节炎滑膜中的关键基因

背景:骨关节炎是一种常见的慢性退行性疾病,与年龄具有高度相关性,然而其具体的发病机制尚不明确,在早期诊断和治疗方面存在许多不足.目的:通过生物信息学方法筛选骨关节炎滑膜中的关键表达基因,为寻找诊断骨关节炎的生物标志物及阐明其潜在的发病机制奠定基础.方法:从GEO数据库下载4个骨关节炎滑膜数据集(GSE32317、GSE...     

基于TCGA数据库的结直肠癌差异表达基因筛选及CCDC78新基因验证

目的:通过对癌症基因组图谱(TCGA)数据库中大样本结直肠癌组织基因表达谱RNA测序(RNA-Seq)数据进行生物信息学分析,挖掘与结直肠癌预后密切相关的新基因,并对筛选出的新基因进行验证和功能研究。方法:从TCGA数据库下载结直肠癌RNA-Seq数据筛选差异表达基因,采用R-survival包对差异表达基因进行生存分析,筛选出与结直肠癌预后相关的基因,并从中挑选尚未在肿瘤研究中报道的表达上调最显著的新基因进行验证。采用RT-qPCR检测新基因在人结肠癌细胞、人正常结肠上皮细胞、人结直肠癌组织及配对的癌旁组织中表达水平的变化。采用慢病毒载体构建稳定沉默新基因表达的结肠癌细胞,以转染阴性对照慢病毒的结肠癌细胞为对照,采用CCK-8和Transwell实验研究稳定沉默新基因表达对结肠癌细胞活力、迁移和侵袭的影响。结果:(1)筛选出结直肠癌差异表达基因4 017个,Kaplan-Meier生存分析显示69个基因与结直肠癌患者预后差密切相关(P<0. 01),其中表达上调基因36个,这36个基因中有11个尚未在肿瘤研究中被报道。(2)表达上调倍数前3位的基因为CCDC78、PGGHG及T...     

运动损伤滑膜组织转录组数据分析及骨关节炎关键通路和特征基因

背景：研究表明,骨关节炎与滑膜炎密不可分,因此基于滑膜组织探索骨关节炎发病机制具有重要的临床意义。目的：基于生物信息学方法分析骨关节炎患者滑膜组织与正常人滑膜组织转录组数据,从滑膜角度探索骨关节炎的诊疗靶点,并为骨关节炎提供后续研究思路。方法：从Gene Expression Omnibus (GEO)数据库中筛选含有骨关节炎滑膜组织和健康滑膜组织的数据集,得到GSE55457和GSE55235数据集,2个数据集均包含有10个骨关节炎滑膜样本和健康者滑膜样本。用GEO2R在线工具分别对GSE55457和GSE55235数据集进行差异表达分析,取校正后P值(adj.P)<0.05的基因并通过在线工具仙桃学术取2个数据集共同的上调和下调差异表达基因。并对差异基因进行GO功能注释和KEGG通路富集分析。利用STRING数据库对差异基因进行核心蛋白互作网络分析(PPI),并使用Cytoscape软件中的插件CytoHubba中的7种算法(BottleNeck,Clossness,Degree,DNNC,EPC,NNC和MCC)对STRING结果进行可视化,每种算法取分数最高的前10个基因...     

WGCNA和机器学习识别骨关节炎铁死亡特征基因及实验验证

背景：铁死亡与骨关节炎发生、发展密切相关,但具体特征基因及调控机制尚不清楚。目的：运用WGCNA及多种机器学习方法识别骨关节炎铁死亡特征基因及免疫浸润分析。方法：从GEO数据库下载骨关节炎相关数据集,同时在Ferr Db网站中获取铁死亡相关基因,采用R语言对骨关节炎数据集进行批次校正、提取骨关节炎铁死亡基因并进行差异分析,对差异基因进行GO功能及KEGG信号通路分析;同时运用WGCNA分析及机器学习(随机森林、LASSO回归及SVM-RFE分析)筛选骨关节炎铁死亡特征基因,并进行体外细胞实验,将软骨细胞分为正常组和骨关节炎组,运用数据集及q PCR验证表达并行相关免疫浸润分析。结果与结论：(1)经批次校正及PCA分析获得骨关节炎基因12 548个,同时获得铁死亡基因484个,进而得到24个骨关节炎铁死亡差异基因;(2)GO分析主要涉及对氧化应激反应、对有机磷反应等生物过程;涉及细胞顶端、顶端质膜等细胞组分;涉及血红素结合、四吡咯结合等分子功能;(3)KEGG分析显示,骨关节炎铁死亡差异基因与白细胞介素17信号通路、肿瘤坏因子信号通路等信号通路有关;(4)运用WGCNA分析及机器学习筛选...     

生物信息学分析筛选肺腺癌靶基因及评估预后的价值

目的 基于生物信息学分析筛选肺腺癌靶基因及评估预后价值。方法 对三个数据集（GSE118370、GSE32863、TCGA-LUAD）分别使用limma和edgeR包筛选出肺腺癌差异表达基因,对共同差异基因进行功能富集分析,通过String数据库构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络,采用Cytoscape进行可视化分析并用其插件cytoHubba来筛选关键基因,采用Kaplan-Meier曲线进行总体生存分析。结果 共224个共同差异基因,其中上调基因34个,下调基因190个。共同差异基因在血管生成、白细胞调节、免疫反应等生物学过程富集。通过从PPI网络中筛选出8个关键基因,分别为IL6、VWF、PECAM1、SPP1、CDH5、CXCL12、TIMP1、CLDN5。生存分析显示,PECAM1与LUAD的预后有关。肿瘤组织中PECAM1表达高于正常组织,差异有统计学意义（P＜0.05）。结论 PECAM1是一种与肺腺癌预后相关的新的生物标志物,有望成为肺腺癌的一个治疗的靶点。     

miRNA－1靶基因的生物信息学分析

目的：采用生物信息学的方法对miRNA－1的靶基因进行预测,并对其集合进行富集分析和生物学描述。方法分别采取TargetScan和PicTar对miRNA－1靶基因进行预测,取它们预测结果的合集。采用Cytospace的插件BiNGO和DAVID数据库,获得基因集合的基因本体注释和生物学通路信息并进行富集分析。结果获得miRNA－1预测的靶基因229个;分子功能富集在生物分子结合、酶调节和催化活动等;生物学过程富集在生物组装、代谢调控、应对刺激、生物合成和代谢等。生物学通路富集在富集于剪接体、囊泡运输中SNARE相互作用和小细胞肺癌。结论在高通量系统验证方法尚未建立的阶段,采用了生物信息学的方法,可以从miRNA－1调控网络中提出了进一步研究的线索。     

鼻咽癌EMT相关基因的筛选及生物信息学分析

目的利用生物信息学方法挖掘鼻咽癌上皮间充质转化（epithelial-mesenchymal transition,EMT）发生的潜在分子机制。方法从公共基因芯片数据库GEO（gene expression omnibus）中寻找并下载鼻咽癌的相关基因芯片数据,并使用Genclip软件对下载的数据进行分析,寻找鼻咽癌公共基因芯片数据中与EMT相关的基因,并用生物信息学方法对筛选出来的基因作进一步分析。结果在公共的鼻咽癌芯片数据中找到35个与EMT相关的差异表达基因,这些基因功能大致与细胞组分、细胞粘附、通信、信号转导、分化、运动、迁移以及细胞表面受体相关的信号转导等有关,这些功能往往都被认为与肿瘤的侵袭和转移有关。结论利用生物信息学的方法能有效分析基因芯片数据并获取生物内在信息。鼻咽癌EMT是由于多种基因表达改变所致,这为确定鼻咽癌早期转移诊断标志与预后的预示开辟了新的思路。     

基于TCGA数据库的食管鳞状细胞癌差异表达焦亡相关基因的筛选及GSDMC基因的验证

目的 通过对TCGA数据库中食管鳞状细胞癌(esophageal squamous cell carcinoma, ESCC)组织基因表达谱RNA测序数据进行生物信息学分析,探讨与ESCC预后有关的焦亡基因,并通过体外实验对筛选出的基因进行验证和功能研究。方法 下载TCGA和GTEx数据库中ESCC和正常食管样本中mRNA数据及临床数据。从文献中获得细胞焦亡相关基因(pyroptosis-related genes, PRG),使用R语言及DESeq2软件获取差异表达的PRG。采用Cox单因素、多因素回归分析,筛选出与预后相关的基因。应用qRT-PCR验证差异表达的PRG在ESCC和正常食管上皮细胞的表达水平;运用siRNA干扰ESCC细胞中已筛基因的表达,qRT-PCR检测siRNA的干扰效率。干扰成功后分别采用CCK-8、平板克隆和qRT-PCR实验,检测干扰已筛基因后ESCC细胞的活力、克隆形成能力和凋亡。运用肿瘤免疫评估资源(TIMER)数据库,分析gasdermin家族蛋白C(GSMDC)的mRNA表达与食管癌免疫细胞浸润水平的相关性。结果 33个PRG中与ESCC相关的差异...     

骨关节炎患者外周血淋巴细胞基因表达谱的生物信息学分析

背景:目前没有监测骨关节炎发生或进展的敏感标志物,检测骨关节炎活动期外周血基因表达谱变化,有助于探寻血液中精确的诊疗靶点及阐释发病机制.目的:通过生物信息学方法分析骨关节炎患者与正常人外周血淋巴细胞基因表达谱差异,从分子层面探索血液中骨关节炎的诊疗靶点,为研究骨关节炎提供新思路.方法:从GEO和ArrayExpress...     

妊娠期乳腺癌相关基因的生物信息学分析

目的通过生物信息分析途径对妊娠期乳腺癌患者与正常人群的差异基因进行分析,从分子水平探讨妊娠期乳腺癌的发病机制。方法从公共数据库基因表达数据库(GEO)中下载妊娠期乳腺癌相关数据集,采用Qlucore Omics Explore(QOE)筛选差异表达基因,用DAIVID、STRING等在线分析工具对差异表达基因进行功能富集分析,信号转导通路分析以及预测蛋白质之间的关系。结果共筛选出148个差异表达基因,其中表达上调24个,下调124个,对其进行生物信息学分析发现,TAGLN、ACTG2、TPM2、TPM3、MYLK、ACTA2、MTH11等基因以及MAPK信号通路、黏着斑信号通路、血管平滑肌细胞收缩信号通路等在妊娠期乳腺癌的发生发展中可能起着重要作用。通过STRING分析发现,20个基因处于核心节点位置。结论利用生物信息学的方法能有效分析基因芯片数据并获取生物内在信息。     

轻度与重度骨关节炎膝关节的生物力学行为比较

目的 对比研究轻度与重度膝骨关节炎(knee osteoarthritis, KOA)膝关节的生物力学行为,阐述KOA进展的生物力学机制。方法 分别构建同一患者左侧轻度KOA(KL分级Ⅰ级)与右侧重度KOA(KL分级Ⅳ级)膝关节有限元模型。在材料属性、边界条件、载荷等设定相同的情况下进行有限元分析,比较轻度与重度KOA膝关节半月板、股骨软骨、胫骨软骨的接触面积、接触压及von Mises应力的变化特征。结果 重度KOA膝关节总接触面积和外侧室接触面积大于轻度KOA膝关节,而内侧间室接触面积小于轻度KOA膝关节。重度KOA膝关节半月板、股骨软骨和胫骨软骨上的接触压及von Mises应力峰值均大于轻度KOA膝关节;双膝关节外侧半月板上接触压及von Mises应力峰值均大于内侧半月板,双膝关节股骨软骨与胫骨软骨内侧间室接触压及von Mises应力峰值均大于外侧间室。结论 重度KOA膝关节应力分布不同于轻度KOA,接触面积、接触压和von Mises应力峰值的变化与半月板脱位、软骨缺损等因素相关,生物力学行为和解剖结构的改变促进了KOA进展。