基于综合生物信息学和机器学习算法构建衰老相关分泌表型的骨关节炎预测模型

目的 探究衰老相关分泌表型（SASP）在骨关节炎（OA）中的预测标志物。方法 通过基因表达综合（GEO）数据库获取OA数据集,通过PubMed收集SASP基因。使用最小绝对收缩和选择算子（LASSO）、支持向量机递归特征消除（SVM-RFE）和随机森林（RF） 3种机器学习算法筛选SASP在OA中候选预测标志物,将3种机器学习算法分别筛选出的候选预测标志物取交集得到共同基因,使用共同基因构建OA预测模型,采用受试者操作特征（ROC）曲线下面积（AUC）值评价模型的预测能力,并选取预测模型中最优基因（P <0.001）进行动物实验验证。利用CIBERSORT探究OA数据集中OA患者外周血单核细胞样本和正常人外周血单核细胞样本的免疫浸润水平。使用Cytoscape可视化共同基因的miRNA-TF-m RNA调控网络。将12只SD大鼠分为OA组和正常组,每组6只,OA组采用前交叉韧带切断法构建OA模型,通过实时荧光定量PCR (RT-q PCR)对2组大鼠膝关节软骨组织中最优基因的表达进行验证。结果 通过GEO数据库获取1个OA数据集GSE48556,数据集中包括106个OA患者外周血...     

生物信息学联合机器学习探究主动脉瓣膜钙化潜在的诊断标志物

目的：通过机器学习方式从免疫、干细胞、成骨3个层面寻找主动脉瓣膜钙化潜在的诊断标志物。方法：利用R语言将高通量基因表达数据库（Gene Expression Omnibus,GEO）中GSE51472、GSE12644和GSE55492 3个数据集的数据进行均一化后合并分析,得到差异表达基因。从Amigo数据库下载免疫、干细胞、成骨相关基因集分别与差异基因取交集,得到钙化瓣膜组织中异常表达的免疫、干细胞、成骨相关基因。利用机器学习方法对差异基因进行深度学习,寻找潜在的诊断生物标志物。进行基因富集（gene set enrichment analysis,GSEA）分析。临床标本结合细胞学实验验证诊断标志物的应用价值。结果：3个数据集合并分析得到102个差异基因,与免疫相关的有51个,与干细胞相关的有1个,与成骨相关的有2个。GSEA分析显示无论是免疫相关基因还是干细胞、成骨相关基因均涉及免疫调控通路。多种机器学习合并分析结果显示白介素受体7(interleukin 7 receptor,IL7R)最具有诊断钙化性主动脉瓣病的价值,但临床标本并不支持生物信息分析结果。细胞实验显示IL7R...     

生物信息学和机器学习筛选银屑病中医证型特征基因

目的 通过生物信息学和机器学习筛选寻常型银屑病（psoriasis vulgaris, PV）血热证（blood-heat syndrome,BHS）、血瘀证（blood stasis syndrome, BSS）及血燥证（blood-dryness syndrome, BDS）的重要特征基因,为不同中医证型PV的临床诊疗提供科学依据。方法 从基因表达数据库（Gene Expression Omnibus, GEO）下载GSE192867数据集,利用limma包筛选患者与健康人群的PV、BHS、BSS及BDS差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）,并进行KEGG(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路富集分析。将PV、BHS、BSS及BDS筛选出的DEGs分别取交集,获取不同的特征基因。利用支持向量机（support vector machine, SVM）和随机森林（random forest, RF）两种算法中效能最优的方法对特征基因进行分析,将排序前5的基因作为重要特征基因,并利用pR...     

综合生物信息学方法识别银屑病免疫抑制相关的潜在生物标志物

目的 通过生物信息学方法寻找银屑病的潜在生物标志物,为探讨其发病机制提供理论依据。方法 采用加权基因共表达网络分析和基因集富集分析(GSEA)算法筛选银屑病皮损和非皮损活检样本之间的差异表达基因(DEGs)。基于STRING 11.0数据库和Cytoscape软件构建蛋白质相互作用网络并验证DEGs的表达水平。运用CIBERSORT算法分析DEGs与免疫浸润细胞特征基因表达量的相关性。结果 交集得到89个与银屑病发病相关的DEGs。基因本体富集结果显示,DEGs主要与体液免疫反应、能量代谢过程以及趋化因子活性有关。GSEA获得的6条交集通路均受到抑制,分别是嘧啶代谢、利什曼原虫感染、亚油酸代谢、细胞因子受体相互作用、趋化因子信号通路和嘌呤代谢。DEGs与22种免疫细浸润胞的特征基因表达量的相关分析显示,单磷酸胞嘧啶-N-乙酰神经氨酸羟化酶假定蛋白、LOC100506990、神经前体分化调节同系物、原肠(胚)形成糖蛋白、蛋白酪氨酸磷酸酶非受体21、排斥导向分子B、维甲酸相关孤儿受体α、盐诱导激酶1、Wnt家族成员2和锌指蛋白273的表达量均与免疫细胞浸润呈显著负相关(P<0.05)...     

应用生物信息学筛选胃癌诊断和预后的生物标志物

目的：应用生物信息学方法分析和筛选与胃癌诊断和预后相关的生物标志物。方法：从GEO数据库下载胃癌的基因表达谱数据集GSE79973和GSE103236。通过在线工具GEO2R和韦恩图筛选两数据集重叠的差异表达基因(DEGs)。利用仙桃在线数据平台对DEGs进行GO和KEGG富集分析。通过STRING在线工具和Cytoscape软件构建DEGs的蛋白互作网络和识别hub基因。最后,使用GEPIA、仙桃、Kaplan-Meier Plotter在线数据平台对hub基因进行表达差异分析、受试者工作特征(ROC)曲线分析及生存分析。结果：GSE79973和GSE103236两数据集中有156个重叠DEGs,包括98个上调基因和58个下调基因。其中,上调差异表达基因(uDEGs)的GO富集分析主要与细胞外基质及胶原蛋白相关;KEGG富集分析与细胞外基质受体相互作用有关。通过STRING在线工具和Cytoscape软件从重叠DEGs中识别出10个hub基因,均为uDEGs。利用GEPIA、仙桃、Kaplan-Meier Plotter在线数据平台分析表明,hub基因在胃癌组织中均显著上调(P<...     

基于生物信息学分析挖掘与糖尿病和结核病免疫浸润相关的生物标志物

目的：基于生物信息学分析,挖掘糖尿病和结核病中与免疫浸润相关的基因,从中筛选出具有共同诊断价值的潜在生物标志物。方法：从NCBI数据库收集糖尿病和结核病数据信息,分别筛选糖尿病和结核病的关键基因集,通过KEGG和GO进行富集分析和免疫细胞浸润差异分析,最后通过公共数据库验证关键基因并筛选靶向miRNA。结果：筛选出10个在糖尿病和结核病发挥重要作用差异基因,免疫细胞浸润分析发现糖尿病中性粒细胞增多,结核病中浆细胞和M2细胞显著增加,筛选出ARHGAP26稳定高表达。结论：糖尿病和结核病中ARHGAP26表达异常,可能为糖尿病和结核病患者提供潜在的诊断生物标志物以及治疗靶点。     

数据库分析和验证HMMR为乳腺癌的主要生物标志物

目的 筛选并分析乳腺癌的标志性枢纽基因。方法 从GEO数据库下载3个乳腺癌基因表达数据集,筛选乳腺癌中的差异表达基因,venn图取交集;Cytoscape构建PPI网络,获取TOP10枢纽基因;GO功能分析和KEGG通路分析枢纽基因的功能和通路。通过UALCAN和HPA数据库分析了mRNA和蛋白表达水平,通过Kaplan-Meier plotter数据库进行生存分析。QRT-PCR检测验证透明质酸介导的运动受体(Recombinant Hyaluronan Mediated Motility Receptor, HMMR)在乳腺癌细胞中的表达水平。结果 筛选到217个乳腺癌差异表达基因,确定了TOP10枢纽基因;GO功能分析和KEGG通路分析结果显示,TOP10枢纽基因与DNA复制、有丝分裂细胞周期的G1/S转变、有丝分裂细胞周期的G2/M转变相关,并且主要富集在p53信号通路上。经数据库验证,HMMR在乳腺癌中表达上调,并且与临床分期以及生存率负相关。QRT-PCR结果显示,与正常乳腺细胞MCF-10A相比,HMMR mRNA在乳腺癌细胞MCF-7、MDA-MB-231、SKBR3的...     

基于生物信息学和机器学习的心肌梗死后心室重构关键基因的筛选

目的:利用生物信息学和机器学习筛选心肌梗死后心室重构(VRpMI)中的关键基因,并探索其对VRpMI的诊断价值。方法:从GEO数据库分别下载GSE132143中健康人和VRpMI患者心室组织的测序数据,猪心肌梗死后6个月梗死区和梗死远端区组织的测序数据,GSE775中小鼠心肌梗死后48 h、8周及正常小鼠心室组织的表达谱数据。基于健康人和VRpMI患者心室组织的测序数据,利用edgeR包和加权基因共表达网络分析筛选重要差异表达基因(DEG);通过LASSO算法和SVM-RFE算法筛选关键基因,并利用自身数据和猪、小鼠数据分析关键基因诊断VRpMI的价值;最后,对关键基因开展单基因的基因集富集分析。结果:共获得355个重要DEG,从中筛选出1个关键基因即神经元正五聚蛋白2(NPTX2)。NPTX2在自身数据和小鼠、猪验证数据中的AUC(95%CI)分别为0.996(0.984～1.000)、0.972(0.895～1.000)和0.963(0.882～1.000)。单基因的基因集富集分析显示,NPTX2富集于心肌收缩、鞘脂类代谢、细胞凋亡、谷胱甘肽代谢等19个信号通路。结论:NPTX2可...     

基于生物信息学筛选和分析小儿溃疡性结肠炎的潜在生物标志物

目的 利用生物信息学筛选和分析小儿溃疡性结肠炎（ulcerative colitis,UC）的潜在基因生物标志物。方法 从基因表达数据库GEO中下载炎症性肠病数据集GSE126124的表达谱数据。使用GEO2R获取基因数据集中小儿UC组织与相应正常组织的差异表达基因（differentially expressed genes, DEGs）。DAVID、STRING数据库对DEGs进行生物学功能、通路富集分析和蛋白质-蛋白质相互作用分析。Cytoscape基于蛋白质-蛋白质相互作用网络鉴定关键基因,KEGG分析关键基因的通路富集情况。结果 获得了153个DEGs,包括92个高表达基因和61个低表达基因。高表达DEGs显著富集的生物学功能和通路有外部刺激反应、金黄色葡萄球菌感染和IL-17信号通路等。低表达的DEGs显著富集的生物学功能和通路有转运、膜的成分和代谢通路等。此外,10个DEGs可作为关键基因,包括Cxcl1、Cxcl2、Cxcl10、Cxcr2、Il1rn、Fcgr3a、Cxcr1、S100a12、Ido1和Ccl24。关键基因显著富集的通路有趋化因子、病毒蛋白与细胞因子及...     

炎性生物标志物、激素替代治疗与突发冠状动脉性心脏病——妇女健康启动观察研究的前瞻性分析

绝经后激素替代治疗能够提高C-反应蛋白水平。包括C-反应蛋白在内，有几种炎性生物标志物与心血管危险性增加相关，然而，激素替代治疗对C-反应蛋白的影响是否会造成临床危害还不确定。目的：评估基线C-反应蛋白和白细胞介素-6水平与突发冠心病的关系，检验基线使用激素替代治疗与C-反应蛋白。白细胞介素-6水平的关系，后者与患者发生血管疾患的危险性有关。     

基于生物信息学分析筛选卵巢癌中具有诊断和预后价值的潜在生物标志物

目的 利用生物信息学方法筛选卵巢癌中具有诊断和预后价值的生物标志物,探索卵巢癌新的诊疗靶点。方法从基因表达综合数据库（Gene expression omnibus database,GEO）中下载GSE12470、GSE14407、GSE15578及GSE38666数据集,利用GEO2R分析获得差异表达基因。通过LASSO回归模型和Cox回归分析进一步筛选卵巢癌Hub基因,并借助R语言分析Hub基因的表达水平及与诊断和预后的相关性。结果 从数据集中共鉴定出27个差异表达基因,通过LASSO和Cox回归分析,提取出MELK、TTK、BIRC5及FGF7为核心基因。K-M生存分析和诊断效能评估表明,MELK、TTK、BIRC5及FGF7具有较好的诊断和预后预测价值。此外,这些差异基因主要涉及细胞周期、微管蛋白结合及细胞骨架运动活性等生物功能,并显著富集在P53信号通路、铂类耐药及谷胱甘肽代谢等关键通路上。结论 MELK、TTK、BIRC5和FGF7是与卵巢癌发生发展显著相关的核心基因。这些基因的异常表达与卵巢癌患者的预后密切相关,且具有较高的诊断价值,有望成为卵巢癌患者潜在的生物标志物和...     

炎性生物标志物在克罗恩病诊断与疾病评估中的作用分析

目的:研究分析炎性生物标志物在克罗恩病(CD)诊断与疾病评估中的作用。方法:选取收治的自愿参与试验的24例克罗恩病患者,即CD组,经CD疾病活动度指数评分再分为重度CD组5例,中度CD组11例,缓解CD组8例;同时在我院选取进行体检的健康人员24例,记对照组。观察记录上述炎性生物标志物浓度在克罗恩病诊断与疾病评估中的作用,并分析其与CD内镜下严重程度(CDEIS)指数及CD疾病活动度指数(CDAI)Spearman相关系数。结果:缓解CD组、中度CD组及重度CD组间FC、CRP、FL含量比较,差异呈显著统计学意义(P<0.05),且均显著高于对照组(P<0.05);FC临界值为104μg/g时敏感性及特异性分别为91.15%及65.88%,FL临界值为10μg/g时敏感性及特异性分别为90.01%及71.29%,拥有较高的敏感性;各炎性生物标志物与CDEIS及CDAI均呈现强相关性。结论:粪便乳铁蛋白与粪便钙卫蛋白能有效诊断克罗恩病,且敏感性较高,能有效评估克罗恩病病情发展,帮助制定对症治疗措施;并且能较为准确预估患者是否存在复发隐患,但是粪便乳铁蛋白与粪便钙卫蛋白物诊断中特异性缺乏,且各研究选取临界值各不相同,尚无统一标准,仍需进一步深入研究。     

基于整合生物信息学的肝内胆管癌关键通路和潜在生物标志物的鉴定及其诊断价值

目的 整合生物信息学分析法鉴定出肝内胆管癌(intrahepatic cholangiocarcinoma,ICC)发生发展的关键通路和具有诊断价值的潜在生物学标志物.方法 从美国国立生物技术信息中心基因表达数据库(gene expression omnibus,GEO)数据库下载3个高质量的肝内胆管癌基因芯片数据集(...     

PCNA与侵袭性垂体腺瘤以及其他生物标志物的关系

许多生物标志物的高表达与垂体腺瘤侵袭性有关,其中增殖细胞核抗原(PCNA)是与细胞增殖有关的一个生物标志物,它的高表达被认为是判断垂体腺瘤侵袭性的重要指标。它的检测对指导垂体腺瘤术后痊愈和治疗有十分重要的意义,而且它与垂体腺瘤的其他侵袭性生物标志物也存在着一定的联系。现就PCNA与侵袭性垂体腺瘤以及其他生物标志物的关系特点予以综述。     

脓毒症性急性肾损伤诊断和预后评估相关生物标志物的研究进展

脓毒症是指由感染引起的全身炎症反应综合征,容易导致患者出现多器官功能衰竭,急性肾损伤(AKI)是脓毒症发展过程中最常见、最严重的并发症之一。对脓毒症并发AKI患者进行早期诊断、早期干预、延缓肾功能恶化是治疗的关键。因此,探寻脓毒症急性肾损伤(SIAKI)诊断以及预后评估的相关生物标志物具有重要的临床意义。本文主要针对SIAKI诊断和预后的相关生物标志物进行探讨并做简要综述,为改善预后提供合理的参考依据。     

生物标志物对尿源性脓毒血症临床预警的研究进展

尿源性脓毒血症是住院患者常见的危重症,具有高发病率和死亡率。尽管近年来对尿源性脓毒血症的诊断标准进行了修订,但是仍未有金标准。在日常工作中临床医师对于如何判断和救治尿源性脓毒血症往往存在一定的认知不足。理想的生物标志物在这方面起到了很好的辅助功能。内毒素、降钙素原、可溶性CD_(14)亚型等生物标志物是现今研究较多的标志物,其在尿源性脓毒血症中起到了很好的预测作用,这些生物标志物对于尿源性脓毒血症的临床预警和预后发挥着重要的价值。     

急性心肌梗死后心脏生物标志物的变化及其与左心功能和左心室重构的关系

目的研究急性心肌梗死（AMI）后心脏生物标志物的变化及其与左心室功能和左心室重构的关系。方法选取45例AMI并于12h内成功施行直接经皮冠状动脉介入治疗（PPCI）的患者作为研究对象,分别于AMI后第2天、第1周、第1个月监测心脏生物标志物如高敏C-反应蛋白（hs-CRP）、肌钙蛋白（TnI）、N末端脑钠肽前体（NT-pro—BNP）等的血浆浓度;测量AMI后3个月时左心功能[选取左室射血分数（LVEF）为测量指标]和左心室重构[选取左室舒张末内径（LVED）作为测量指标],并比较它们之间的关系。结果hs-CRP、TnI在PPCI后第2天一第1个月持续显著下降,NT—pro—BNP在PPCI后第2天一第1周显著下降（P〈0．05）,第1周～第1个月无显著变化。再灌注2d后,hs—CRP血浆浓度与LVEF、LVED有相关性,且相关性较好;第2天与第1周的TnI与LVEF有相关性,且相关性较好;血清NT-pro—BNP在第2天与LVEF有相关性,在第1周、第1个月与LVEF、LVED有相关性,相关性较好。第2天的hs—CRP、TnI与3个月后的LVEF呈负相关,相关性较好;与3个月后的LVED相关,相关性较好。结论AMI后1个月内,hs-CRP、TnI持续显著降低,1周内NT—pro—BNP显著降低。第2天的hs-CRP和TnI能预测3个月的左心功能、左心宣亏构．     

中性粒细胞与淋巴细胞比值和红细胞分布宽度作为衰弱潜在生物标志物的范围综述

背景衰弱作为衰老相关性疾病,近年来已成为老年人中一个亟待解决的健康问题。中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)和红细胞分布宽度(RDW)是临床上易获取的新型炎性标志物,了解其水平变化与衰弱之间的关联,有助于识别并监测衰弱的发生、发展。然而目前NLR、RDW与衰弱的相关研究较少且存在较大异质性,不适合进行传统的Meta分析。目的 对NLR和RDW作为衰弱潜在生物标志物的相关研究进行范围综述,为明晰衰弱发病机制、开发或完善相关衰弱评估工具提供参考。方法 计算机检索PubMed、Embase、Cochrane Library、Web of Science、中国知网、万方数据知识服务平台、维普网和中国生物医学文献服务系统(SinoMed)共8个数据库,检索时限为建库至2022-03-01。由2名研究者独立筛选有关NLR和RDW作为衰弱潜在生物标志物的相关文献,并提取第一作者、发表时间、发表国家或地区、样本信息、研究方法、评估工具、评估结果。采用纽卡斯尔-渥太华量表、美国卫生保健质量和研究机构横断面研究评价标准进行文献质量评价。结果 共纳入14篇文献,其中横断面研究5篇、纵向研究4篇、队列研究1篇、...     

生物标志物炎症因子、细胞焦亡因子和铁死亡因子在膀胱癌治疗与预后中的价值

根据2020年全球癌症统计,膀胱癌（bladder cancer,BC）是全球诊断率第十高的癌症,是男性第六常见的癌症和第九大癌症死因。尽管膀胱癌的确切原因尚不清楚,但已经确定了一些因素与膀胱癌风险增加相关,如吸烟、化学物质暴露、年龄、性别、遗传因素、环境因素等。BC会导致疼痛、尿路感染、尿失禁和死亡等,对患者的健康情况及经济造成巨大的影响。为了更好地预防和治疗BC,生物标志物的检测可以被用来监测或预测BC的存在、进展或治疗效果。近年来,研究表明,BC的发展与炎症、细胞焦亡、铁死亡等分子机制密切相关。越来越多的研究也关注到这些分子机制相关的生物标志物在BC中的应用。本综述将探讨这些新型生物标志物在BC诊断、治疗与预后中的价值,为进一步在膀胱癌治疗的不同阶段有针对性地靶向上述分子,以达到控制疾病、延长无病间期、抑制肿瘤复发和转移的目的。     

肺癌临床分期与肿瘤标志物CEA、CA15-3、NSE和CYFRA21-1相关性分析

目的研究血清肿瘤标志物癌胚抗原（CEA）、糖类抗原15-3（CA15-3）、神经元特异性烯醇化酶（NSE）和细胞角蛋白19片段（CYFRA21-1）与肺癌临床分期的相关性,并讨论其临床意义。方法病理学或细胞学确诊的肺癌患者166例,病理分类为腺癌81例,鳞癌44例,小细胞癌l4例,腺鳞癌l2例,复合性小细胞癌11例,其他4例;无转移109例,有转移57例。以同期医院体检健康者36例作为正常对照者。用γ放射免疫测定肺癌患者和正常对照者血清CEA、CA15-3、NSE和CYFRA21-1含量,同时比较各期肺癌之间、有无转移之间这些肿瘤标志物表达水平和阳性率,并分析它们之间的相关性。结果肺癌患者的临床分期：Ⅰ期者占10.24%（17/166）,Ⅱ期者占7.23%（12/166）,Ⅲ期者占36.75%（61/166）,Ⅳ期者占45.78%（76/166）。随肺癌分期增加,各肿瘤标志物血清含量呈上升趋势（P〈0.05）,肺癌分期越晚,肿瘤标志物阳性率越高（P〈0.05）。57例（27.67%）肺癌确诊发生转移,转移后肿瘤标志物（CEA、CA15-3和CYFRA21-1）含量明显高于无转移患者（P〈0.01）。以对照组和肺癌患者为观察对象,联合检测CEA、CA15-3、NSE和CYFRA21-1含量优于单一检测,其灵敏度（71.93%）提高和假阴性（28.07%）降低,但特异度（97.25%）、假阳性（2.75%）无明显变化。结论检测CEA、CA15-3、NSE和CYFRA21-1含量对肺癌分期和转移有一定临床意义,联合检测优于单项检测。