先天性纯红细胞再生障碍性贫血氧化应激相关差异表达基因的生物信息学分析

目的 筛选先天性纯红细胞再生障碍性贫血（diamond-blackfan anemia,DBA）氧化应激相关差异基因,以及关键信号通路,为深入研究DBA的分子机制提供新的切入点。方法 采用GEO数据库的mRNA表达芯片数据GSE14335,利用R语言limma包,筛选DBA患者和健康对照组的差异表达基因（DEGs）,从Gene Cards数据库筛选氧化应激相关基因（OSGs）,利用R语言VennDiagram包获得氧化应激相关差异表达基因（DE-OSGs）。应用R语言ClusterProfiler包,对DEOSGs进行GO分析和KEGG富集分析。通过Cytoscape构建PPI蛋白质相互作用网络,筛选核心基因。结果 筛选出DBA患者和健康对照差异表达基因372个,与氧化应激相关的基因有40个,其中7个基因表达下调,33个基因表达上调。KEGG富集分析发现,氧化应激相关差异表达基因涉及到的信号通路主要有TNF信号通路、AGE-RAGE信号通路、IL-17信号通路、NF-κB信号通路、Toll样受体等。获得10个核心靶标：IL6、PPARG、CCL2、PTGS2、CXCL8、ICAM1、N...     

基于稳健排序整合算法对胃癌治疗靶点及相关免疫细胞浸润分析

目的 采用稳健排序整合算法(RRA)筛选胃癌潜在的治疗和预后靶点,为胃癌的早期诊断、预后评估和诊断试剂盒的开发提供依据。方法 挖掘高通量基因表达数据库(GEO)中7套胃癌基因表达谱数据(GSE54129、GSE63089、GSE65801、GSE66229、GSE79973、GSE118897、GSE118916),筛选差异表达基因,并对差异表达基因进行基因本体论(GO)和京都基因和基因组百科全书(KEGG)功能富集分析,得到胃癌相关生物学过程和细胞信号通路。对差异表达基因结果进行蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络分析,构建蛋白互作网络,使用RRA法筛选网络核心基因。通过CIBERSORT算法进行免疫细胞浸润分析,使用R语言Survival包分析核心基因与总生存率的相关性。结果 通过生物信息学分析,共筛选得到12个网络核心基因(CHGB、COL4A1、THBS1、COL3A1、COL1A1、COL1A2、SPP1、LUM、FGG、TIMP1、VCAN和SPARC基因)。免疫细胞浸润分析显示,与胃癌组织相比,22种免疫细胞中CD4 T细胞在正常胃组织中占主导地位。生存分析结果表明,CH...     

基于GEO数据库筛选阿尔茨海默病的关键基因及信号通路

目的 采用生物信息学分析方法从GEO数据库筛选与阿尔茨海默病（AD）发生、发展密切相关的基因及信号通路。方法 从GEO数据库选择GSE118553作为分析数据集,GSE106241作为关键基因的验证数据集。从GSE118553数据集筛选出差异表达基因,对差异表达基因进行基因本体（GO）富集分析、京都基因与基因组数据库（KEGG）通路分析。构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络,筛选出评分居前10位的关键基因。采用GSE106241数据集验证筛选出的10个关键基因在不同braak分级AD患者与正常对照者颞叶皮层组织中表达的差异及其与β-淀粉样蛋白（Aβ）42表达的相关性。结果 从GSE118553数据集中筛选出157个差异表达的基因,其中表达上调88个、表达下调69个。GO富集和KEGG通路分析结果显示,差异表达基因涉及γ-氨基丁酸（GABA）信号通路、神经递质传递和突触传递等。在PPI网络中,筛选出的评分居前10位的关键基因分别为SNAP25、SYT1、GRIN2A、SLC12A5、GAD1、GABRG2、GABRD、PVALB、GABRB2和FN1。采用GSE106241数据集进行...     

骨髓增生异常综合征核心基因及关键通路的生物信息学分析

目的:基于基因表达数据库(GEO)筛选骨髓增生异常综合征(MDS)相关差异基因(DEG),通过分析DEG的生物学功能及相关信号通路,探讨MDS的核心基因及其发病机制。方法:从GEO数据库筛选包含有MDS患者和正常对照组的基因芯片数据集(GSE4619,GSE19429,GSE58831),借助GEO数据库的基因表达分析工具(GEO2R),以|log FC(fold change)|≥1以及P<0.01为标准筛选数据库中的DEG。利用David在线数据库对DEG进行基因本体功能注释(GO);利用Metascape在线数据库对DEG进行京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析。利用STRING数据库构建蛋白质互作用网络(PPI)并利用Cytoscape的CytoHubba和Mcode插件分析其关键基因簇及核心基因。利用R语言对筛选出的核心基因进行诊断试验分析并绘制ROC曲线。根据LEF1的表达量对GSE19429进行GSEA富集分析。结果:本研究共筛选出74个共同差异基因,其中上调14个,下调60个。GO分析结果显示,下调基因的BP主要富集在RNA聚合酶Ⅱ启动子转录及调控、细胞增...     

基于GEO数据库筛选分析肌肉萎缩的相关靶点及通路

目的 通过生物信息学方法分析肌肉萎缩前后的差异基因和相关信号通路,探讨肌肉萎缩的发病机制及潜在治疗靶点。方法 从公共基因表达数据库(GEO)下载芯片数据集GSE148152和其注释平台GPL17586。先运用R软件中的limma包筛选差异基因,使用ggplot2和pheatma程序包对差异表达基因(DEGs)进行可视化分析。然后通过STRING数据库进一步筛选核心靶点,最后采用clusterProfiler GO和clusterProfiler KEGG软件包对核心靶点进行GO和KEGG富集分析。结果 通过对芯片数据集GSE148152中肌肉萎缩前后股外侧肌的肌肉样本进行分析性,结果共获得100个DEGs,其中上调基因为51个,下调基因为49个。在String数据库中,运用网络拓扑特征分析,再筛选出包括TNNT1、FOXO3、MSTN等在内的31个DEGs作为关键靶点。GO富集分析表明这些DEGs主要涉及细胞代谢过程;KEGG信号通路富集分析这些基因与代谢途径、过氧化物酶体增殖物激活受体、腺苷酸活化蛋白激酶等信号通路有关。结论 该次研究发现了肌肉萎缩发展中的潜在关键基因和通路,为今后的...     

酒精性脂肪性肝炎差异表达基因的生物信息学分析

目的利用生物信息学方法筛选酒精性脂肪性肝炎(ASH)肝组织与正常肝组织间的差异表达基因,为探索ASH的关键基因和分子机制提供理论依据。方法从基因芯片公共数据库下载ASH基因芯片数据集GSE28619和GSE103580,共包括ASH患者肝组织标本28例,正常肝组织标本7例。使用R软件对芯片数据进行整合并筛选出差异表达基因。采用在线DAVID分析软件对差异表达基因进行基因本体论(GO)富集分析,应用R软件中Clusterprofiler包对差异基因进行KEGG信号途径分析,利用STRING及Cytoscape软件进一步构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络,并利用Cytoscape软件中的CytoHubba插件,综合12种拓扑分析方法筛选出前3个核心基因。结果共筛选出28个差异表达基因,GO富集分析发现,差异表达基因参与了皮质醇反应、Wnt蛋白活性、细胞对细胞外刺激的反应、转录因子活性、转录激活因子活性及RNA聚合酶Ⅱ核心启动子近端区序列特异性结合等功能。KEGG通路分析发现,差异表达基因富集在唯一一个通路——白细胞介素-17(IL-17)信号通路上。PPI分析得到3个核心基因,分别为CCL20、FOS及NR4A2,并且CCL20与FOS均富集在IL-17信号通路上。对PPI网络中的节点进行富集分析发现,其功能主要富集在信号转导上。结论通过生物信息学分析,预测CCL20、FOS及NR4A2可能是介导ASH的核心基因,其中CCL20可能通过作用在IL-17信号通路上,被诱导激活后促进巨噬细胞、中性粒细胞等炎症细胞的募集,从而介导ASH炎症发生。靶向调控IL-17信号通路有望成为ASH治疗的新型疗法。     

类风湿关节炎患者滑膜组织lncRNA表达及基于CeRNA网络的生物信息学分析

目的:通过生物信息学分析来识别类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA)滑膜组织病变进展相关的差异表达基因。方法:通过NCBI GEO数据库获取GSE55235和GSE55457的基因表达谱。采用Perl语言对下载的数据进行样本数据合并及基因重注释;采用R语言进行批次矫正及差异分析,根据差异长链非编码RNA(lncRNA)和mRNA构建竞争性内源RNA(ceRNA)网络及进行GO富集分析和KEGG通路分析;使用cytoHubba插件筛选Hub基因,分析与差异LncRNA的相关性。结果:分析显示与正常滑膜组织对比,RA患者滑膜组织143个mRNA、3个lncRNA存在明显差异表达。根据差异基因构建lncRNA-miRNA-mRNA互作网络,网络由2个LncRNA节点,16个miRNA节点、17个mRNA节点以及44个边组成。GO功能富集分析主要集中在细胞死亡的正调控、成纤维细胞增殖的调节、免疫应答调节细胞表面受体信号通路等功能。KEGG通路分析显示35条通路被富集,其中涉及IL-17代谢通路、MAPK信号通路、WNT信号通路、TNF信号通路等。其中Hub基因MYC,CDKN1A,JUN,FOS与LncRNA MEG3在RA滑膜组织中均呈低表达,且lncRNA MEG3与MYC,CDKN1A,JUN,FOS表达具有相关性。结论:通过生物信息学网络分析,lncRNA MEG3可能作为ceRNA在RA的疾病发展中发挥着重要作用,为RA提供一些新的候选诊断生物标志物或潜在的治疗靶点。     

表达谱芯片与DNA甲基化芯片综合分析探索鼻咽癌发生、发展的分子靶标

目的综合分析表达谱芯片与DNA甲基化芯片,探索鼻咽癌发生、发展的分子靶标与潜在治疗靶点。方法在GEO公共数据库下载编号为GSE64634的表达谱芯片数据以及编号为GSE52068的DNA甲基化芯片数据;利用R语言的相关工具包对表达谱芯片进行差异表达分析,对DNA甲基化芯片进行差异甲基化位点分析;利用DAVID数据库对筛选出的差异表达基因进行基因功能分析和信号通路分析;利用实时荧光定量PCR和甲基化特异性PCR进一步验证生物信息学分析的结果。结果表达谱芯片分析获得筛选出2 327个差异表达基因,其中1 777个基因表达下调,550个基因表达上调;DNA甲基化芯片分析获得2 321个差异甲基化位点,其中2 228个低甲基化位点,93个高甲基化位点;对表达谱芯片和DNA甲基化芯片进行综合分析,找到4个表达水平升高且甲基化修饰水平降低的基因,并利用定量PCR、表达谱芯片和DNA甲基化芯片成功验证该结果。结论综合分析表达谱芯片和DNA甲基化芯片,筛选出4个与鼻咽癌发生、发展相关的分子靶标和潜在的治疗靶点。     

应用生物信息学探索神经母细胞瘤转移的关键基因

目的 利用生物信息学手段分析神经母细胞瘤(NB)基因表达数据集，挖掘和NB转移相关的关键基因。方法 基于GEO数据库中的NB数据集GSE112447,利用在线分析工具GEO2R筛选差异表达基因，对差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。通过STRING数据库构建差异表达基因的蛋白质互作网络(PPI),分别应用Cytoscape中的MCC、DMNC和Stress算法筛选出前15个候选关键基因，取交集确定关键基因。最后利用UCSC Xena数据库分析关键基因表达与NB患者预后的相关性。结果 共筛选出435个在NB转移和原发肿瘤组织间差异表达的基因，其中表达上调基因296个，表达下调基因139个。GO分析显示，差异表达基因与细胞黏附，趋化作用，炎症反应和补体激活等过程有关。KEGG通路分析显示，差异表达基因主要参与PI3K-Akt信号通路、IL-17信号通路和造血细胞调控信号通路等。唯一关键基因CCNB1的表达水平与NB患者的预后相关，其低表达与高生存率呈正相关(P<0.05)。结论 CCNB1基因可能在NB转移过程中起重要作用，且与患者预后相关，可作为NB诊疗的新生物标志物。     

二叶式主动脉瓣合并升主动脉扩张的生物信息学分析

目的 通过生物信息学方法探究二叶式主动脉瓣（bicuspid aortic valve,BAV）合并升主动脉扩张的关键基因及相关富集通路,寻找扩张升主动脉组织中浸润的关键免疫细胞。方法 从基因表达综合数据库下载表达谱数据GSE83675（截至2022年5月12日）,使用R语言筛选差异表达基因、进行基因集富集分析（gene set enrichment analysis,GSEA）,应用STRING数据库及Cytoscape软件构建蛋白互作网络并筛选Hub基因,通过CIBERSORT反卷积算法计算主动脉组织中免疫细胞浸润比例。结果 筛选获得19个上调基因和180个下调基因,GSEA表明主要的富集通路有细胞因子-细胞因子受体相互作用、癌症相关通路、肌动蛋白细胞骨架调节、趋化因子信号通路、丝裂原活化蛋白激酶信号通路等。基于蛋白互作网络筛选出EGFR、RIMS3、DLGAP2、RAPH1、CCNB3、CD3E、PIK3R5、TP73、PAK3、AGAP2这10个Hub基因。CIBERSORT分析表明活化自然杀伤细胞在BAV合并升主动脉扩张患者的主动脉组织中浸润较多。结论 筛选出的关键基因及信号...     

敲低S100A1通过降低WNT/β-catenin信号活性抑制甲状腺癌SW579细胞增殖

目的 探究钙结合蛋白S100A1对人甲状腺癌SW579细胞增殖的影响及其作用机制.方法 选取人甲状腺癌数据集GSE50901和GSE138198,使用R软件筛选甲状腺癌组织与正常甲状腺组织中的差异表达基因,联合TCGA数据库对差异表达基因进行验证;采用CCK-8实验检测S100A1敲低或过表达对人甲状腺癌SW579细胞...     

基于高通量芯片对小儿流感生物信息学分析

目的 通过生物信息学工具筛选小儿流感患者的相关差异基因(differential gene,DEG),探讨小儿流感患者的核心基因并阐明其发病机制.方法 从基因表达数据库(gene expression database,GEO)中下载符合本研究要求的小儿流感患者的转录组数据,采用基因分析表达工具(GEO2R)对DEGs...     

基于GEO数据库对类风湿性关节炎相关基因筛选及生物信息学分析

目的　基于生物信息学筛选类风湿性关节炎(rheumatoid arthritis, RA)的差异表达基因,并分析差异表达基因的生物学功能及其调控通路。方法　从GEO(gene expression omnibus)数据库检索并下载了基因芯片GSE94519,通过GEO数据库的在线分析工具GEO2R以P<0.05,|logFC>1.5|为条件筛选RA的差异基因,以DAVID6.8对筛选出的RA差异基因开展GO功能注释和KEGG信号通路富集分析。通过STRING在线分析工具和Cytoscape软件挖掘在RA生物学过程中发挥至关重要作用的关键基因。结果　该研究共发现差异表达基因278个,GO功能在生物学方面主要介导血小板脱颗粒、病毒过程、氧化还原过程和GTPase活性正调节的转导过程,在细胞功能方面主要参与胞外小体、胞浆、薄膜及细胞质的调控,在分子功能方面主要富集于GTPase活性、泛素蛋白连接酶结合、钙黏蛋白结合参与细胞之间的黏附。KEGG的分析RA差异表达的基因结果表明其主要的信号通路是调节氧化磷酸化以及帕金森病,在蛋白互作网络中筛选出10个Hub基因分别为ACTB,RHOA,PPBP,B2M,MT-CYB,PF4,CFL1,MT-ATP6,VCL和TPM1。结论　利用生物信息学和R语言能有效分析GEO数据库的原始基因芯片数据,获得芯片内在的生物学信息;通过关键差异基因分析不仅能识别目前已知的类风湿关节炎相关信号通路,还能发现一些新的通路或生物学过程。     

An insulin-like growth factor 1 receptor inhibitor induces CYP3A4 expression through a pregnane X receptor-independent, noncanonical constitutive androstane receptor-related mechanism

Inhibition of insulin-like growth factor-1 receptor (IGF-1R) signaling represents an attractive therapeutic strategy for cancer treatment. A first-generation IGF-1R inhibitor (R)-4-(3-(3-chlorophenyl)-3-hydroxypropyl)-3-(4-methyl-6-morpholino-1H-benzo[d]imidazol-2-yl)pyridin-2(1H)-one (BMS-536924), however, was associated with potent CYP3A4 induction mediated by pregnane X receptor (PXR; NR1I2) transactivation. Structural activity-based modification led to the synthesis of 4-(1-(2-(4-((2-(4-chloro-1H-pyrazol-1-yl)ethyl)amino)-2-oxo-1,2-dihydropyridin-3-yl)-4-methyl-1H-benzo[d]imidazol-6-yl)piperidin-4-yl) piperazine-1-carboxylate (BMS-665351) with no PXR activity while maintaining its ability to inhibit IGF-1R. However, BMS-665351 significantly induces CYP3A4 expression in human primary hepatocytes (HPHs). Here, we report a novel nonclassical constitutive androstane receptor (CAR; NR1I3)-related pathway of BMS-665351-mediated CYP3A4 induction. BMS-665351 treatment resulted in the significant induction of CYP3A4 in HPHs and HepG2 cells, but failed to activate either PXR or CAR in cell-based reporter assays. Moreover, BMS-665351 at concentrations that induce CYP3A4 expression was unable to translocate human CAR from the cytoplasm to the nucleus of HPHs, which represents the initial step of CAR activation. Nevertheless, quantitative polymerase chain reaction analysis demonstrated that BMS-665351 significantly enhanced the expression of CYP3A4 in CAR- but not PXR-transfected HepG2 and Huh7 cells. It is noteworthy that BMS-665351 selectively induced the expression of CAR but not PXR in all tested hepatic cell systems. Synergistic induction of CYP3A4 was observed in HPHs cotreated with BMS-665351 and prototypical activators of CAR but not PXR. In summary, our results indicate that BMS-665351-mediated induction of CYP3A4 is CAR-dependent, but BMS-665351 itself is not a typical activator of either CAR or PXR, rather it functions as a selective inducer of CAR expression and increases CYP3A4 through a noncanonical CAR-related mechanism.     

Identification of crucial genes and pathways associated with prostate cancer in multiple databases

ObjectiveProstate cancer (PCa) is a malignant neoplasm of the urinary system. This study aimed to use bioinformatics to screen for core genes and biological pathways related to PCa.MethodsThe {"type":"entrez-geo","attrs":{"text":"GSE5957","term_id":"5957"}}GSE5957 gene expression profiles were obtained from the Gene Expression Omnibus (GEO) database to identify differentially expressed genes (DEGs). Gene ontology (GO) and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway enrichment analyses of the DEGs were constructed by R language. Furthermore, protein–protein interaction (PPI) networks were generated to predict core genes. The expression levels of core genes were examined in the Tumor Immune Estimation Resource (TIMER) and Oncomine databases. The cBioPortal tool was used to study the co-expression and prognostic factors of the core genes. Finally, the core genes of signaling pathways were determined using gene set enrichment analysis (GSEA).ResultsOverall, 874 DEGs were identified. Hierarchical clustering analysis revealed that these 24 core genes have significant association with carcinogenesis and development. LONRF1, CDK1, RPS18, GNB2L1 (RACK1), RPL30, and SEC61A1 directly related to the recurrence and prognosis of PCa.ConclusionsThis study identified the core genes and pathways in PCa and provides candidate targets for diagnosis, prognosis, and treatment.     

Microinjection manipulation decreases the expression of GABA‐A receptor signaling pathway genes in mouse embryos derived using intracytoplasmic sperm injection

BackgroundThe GABA‐A receptor signaling pathway regulates proliferation, differentiation, apoptosis, and responses to overt DNA damage during embryonic development.MethodsTo analyze the gene expression after intracytoplasmic sperm injection (ICSI) and in in vivo mouse embryos, the global pattern of gene expression dataset, {"type":"entrez-geo","attrs":{"text":"GSE23009","term_id":"23009"}}GSE23009, was obtained from the Gene Expression Omnibus database. Genes with differential expression were identified using the R software package, and RT‐qPCR was performed to confirm the microarray results.ResultsMouse blastocysts derived from ICSI fertilization had decreased expression of GABA‐A receptor signaling pathway genes. However, the mechanisms underlying these changes were not elucidated. The gene expression of the GABA‐A pathway was not significantly different between blastocysts obtained from IVF and in vivo fertilization. However, microinjection after IVF significantly reduced the expression of the GABA‐A pathway gene to levels similar to those in the ICSI group.ConclusionBased on our results, decreased gene expression is a result of the microinjection manipulation performed during ICSI.     

基于TCGA数据初步筛选胃癌预后相关基因

目的通过对TCGA数据库中胃癌高通量测序数据进行分析,寻找新的胃癌预后相关的基因,为后续研究提供数据支持。方法下载TCGA数据库中375例胃癌组织和45例癌旁组织中的RNA-seq表达矩阵数据及患者相关临床资料信息,基于R语言进行数据整理与合并后统一标准化分析。利用edgeR和DEseq软件包进行基因表达差异分析;结合患者临床资料,利用单因素和多因素COX回归函数对筛选得到的差异基因进行生存分析并筛选出具有临床意义的基因。结果通过edgeR和DEseq分析后交集得到364个基因。随后对其功能富集发现这些基因主要集中在蛋白质消化吸收,药物及外源性物质代谢P450系统以及化学致癌,胃酸分泌等通路上。单因素COX回归分析显示,FAP、FAT3、PDK4、ZNF365等4个基因对胃癌患者预后存在显著影响。多因素逐步COX回归显示,FAP和PDK4构建的风险模型对胃癌患者预后具有判断作用。结论 FAP、FAT3、PDK4、ZNF365 4个基因可能成为胃癌预后判断的指标,为后续的临床和基础实验提供数据支持。     

基于生物信息学方法筛选肝细胞癌核心生物标志物及预后关联性分析

目的 利用生物信息学分析技术筛选和鉴定参与肝细胞癌(HCC)进展的核心基因,并评价其在HCC发展及预后中的潜在价值.方法 从GEO数据库筛选出HCC基因数据集GSE101685、GSE84402和GSE46408,利用GEO2R对差异表达基因(DEGs)进行分析.采用DAVID数据库构建基因功能注释和通路富集分析.利用...     

基于生物信息学方法对抑郁症小鼠脑组织差异基因表达的分析

目的:基于生物信息学方法分析抑郁症小鼠海马和杏仁核等脑组织中差异表达基因及其可能的生物学功能.方法:选取GEO数据库中数据集GSE151807,利用R软件及Limma包进行差异基因的筛选;对数据集GSE151807基因表达矩阵进行基因集富集分析;利用David在线分析工具对差异基因进行基因本体论(GO)富集分析和KEG...     

基于基因芯片的肾母细胞瘤生物信息学分析

目的:整合并利用生物信息学分析肾母细胞瘤基因表达谱芯片,挖掘肾母细胞瘤发生的关键基因。方法:利用GEO2R在线分析工具对GEO数据库肾母细胞瘤基因芯片数据GSE2712进行差异表达基因筛选,使用R软件对差异表达基因进行火山图绘制,进一步结合DAVID和STRING在线生物信息学工具对差异表达基因进行调控网络分析并构建蛋白质-蛋白质相互作用(protein-protein interaction, PPI)网络,使用Cytoscape软件进行Hu b基因筛选。结果:共筛选出肾母细胞瘤差异表达基因955个,其中表达上调基因157个,表达下调基因798个。对差异表达基因进行GO富集分析和KEGG通路富集分析,利用在线生物信息学工具构建PPI网络,使用Cytoscape软件获取PPI网络中前10位Hub基因,分别是FN1,ALB,VEGFA,KDR,IGF1,PECAM1,FLT1,TEK,FGF1和ANGPT1。结论:应用生物信息学能有效分析基因芯片数据,获取肾母细胞瘤发生的关键基因,为肾母细胞瘤的治疗提供新的思路。