宫颈上皮内瘤变进展相关基因的生物信息学分析*

目的:基于芯片数据采用生物信息学方法,挖掘与宫颈上皮内瘤变（cervical intraepithelial neoplasia ,CIN）进展相关的信号通路和潜在差异表达基因。方法:在GEO 数据库中筛选CIN 进展相关mRNA 表达谱芯片数据,并通过生物信息学方法进行再次分析。结果:在GEO 数据库获得GSE 63514、GSE 51993 芯片数据,将共同差异表达基因信号通路富集获得Wnt、Endocytosis 、Vibrio cholerae infection与CIN 进展显著相关的3 条信号通路,及调控这些信号通路的14个差异表达基因。通过生物学注释与文本挖掘,发现3 个基因与CIN 进展相关,另有9 个基因与肿瘤的进展和复发相关。通过GeneMania工具分析发现所有筛选的基因都与已知的CIN 相关基因互作形成蛋白互作网络。其中CCND2 和TGFBR2 与多个已知基因存在直接互作。结论:通过对芯片数据再次分析,筛选出3 条信号通路及14个差异表达基因与CIN 进展相关。      

前列腺癌诊断/预后和耐药分子标志物的筛选及其临床意义

目的：基于已发表的芯片数据通过生物信息学方法筛选差异表达基因,以发现前列腺癌诊断/预后和耐药相关分子标志物。方法：筛选GEO数据库中已发表的前列腺癌mRNA芯片数据GSE6956和前列腺癌细胞多烯紫杉醇耐药mRNA芯片数据GSE33455进行差异表达分析;通过生物学功能注释、基因通路富集分析、蛋白质相互作用网络（protein-protein interaction,PPI）分析等生物信息学方法发现和识别与差异表达基因相关的生物学功能和信号通路;比对TCGA数据库,验证差异表达基因在前列腺癌组织及癌旁组织中的表达,并通过Kaplan-Meier分析差异表达基因对前列腺癌患者生存率的影响;用qPCR方法验证差异表达基因在前列腺癌细胞株PC3及多烯紫杉醇耐药细胞PC3-DTX中的表达情况。结果：共筛选出227个在前列腺癌和前列腺癌多烯紫杉醇耐药细胞芯片数据中共同差异表达基因。差异表达基因主要富集到了癌症相关通路（Lysosome、Sphingolipid、FoxO、Acute myeloid leukemia）,并主要参与细胞黏附、自噬和胞内蛋白转运等生物学过程。构建PPI网络选取18个连接度最高的基因作为Hub基因。Hub基因和共同差异表达基因中,上调基因CITED2、LRP12和RPL17-C18orf32与前列腺癌患者的不良预后显著相关。qPCR验证显示CITED2在多烯紫杉醇耐药细胞PC3-DTX中高表达。结论：通过生物信息学方法筛选出在前列腺癌组织和耐药细胞中共同差异表达,且与前列腺癌患者的不良预后密切相关的基因,为前列腺癌诊断/预后和耐药分子标志物的研究提供了新的思路。     

胃癌基因表达谱芯片差异基因的生物信息学分析

目的：筛选胃癌发生发展过程中的关键基因和信号通路,为寻找有价值的胃癌分子标志物提供依据。方法：从GEO数据库下载5个胃癌基因芯片数据集：GSE35809、GSE54129、GSE79973、GSE66229和GSE51105。合并5个数据集中的样本,去除数据集间的批次效应,对合并后的基因表达数据进行标准化,并通过主成分分析监测数据标准化情况。利用R语言中的limma包筛选胃癌组织和正常组织中表达差异的基因。利用DAVID数据库对胃癌发生发展过程中的差异基因进行功能富集分析,并通过STRING数据库和Cytoscape分析差异基因编码蛋白之间的相互作用网络并进行可视化。结果：总共筛选出1 205个差异基因,包括480个上调基因,725个下调基因。差异基因的生物学功能主要富集于细胞-细胞信号传导、炎症反应的调节、细胞粘附、细胞凋亡和离子的跨膜转运。KEGG信号通路分析显示差异基因主要富集于p53信号通路、PI3K-Akt信号通路、NF-κB信号通路。通过构建蛋白质相互作用网络筛选出了CENPE、KIF15、MELK、KIF2C、CENPF、KIF11、NUSAP1、UBE2C、TTK、AURKB、DLGAP5、TOP2A等29个Hub基因。结论：通过合并不同数据集,利用生物信息学方法筛选出胃癌发生发展过程中的关键基因和信号通路,为胃癌的诊疗提供新的候选标志物。     

基于GEO数据库及生物信息学方法筛选食管癌放射抗拒关键基因及通路

目的：基于芯片数据采用生物信息学方法,寻找食管癌放射抗拒关键分子及通路。方法：GEO数据库中下载食管癌放射抗拒mRNA表达谱芯片数据,使用Morpheus软件进行差异基因的统计学分析,利用生物信息学相关软件对这些基因进行生物学过程、信号通路及互做网络分析。结果：在GEO中获得GSE61686芯片数据,199个差异基因与食管癌放射抗拒相关,其中上调表达99个,下调表达基因100个。这些基因参与生物学过程有代谢、刺激反应、细胞黏附、细胞再生及免疫过程。主要涉及23条信号通路。结论：利用生物信息学方法能有效分析基因芯片数据。食管癌放射抗拒的发生是多基因共同参与的结果,为寻找提高食管癌放射敏感性相关靶标提供新思路。     

非小细胞肺癌关键基因的生物信息学分析

目的:通过生物信息学方法挖掘非小细胞肺癌(NSCLC)基因表达谱芯片数据,筛选并验证与NSCLC发生和预后相关的关键基因。方法:从Gene Expression Omnibus(GEO)数据库中下载芯片数据(GSE101929和GSE27262)。采用GEO2R在线工具筛选癌组织和癌旁组织中的差异表达基因(DEGs);采用DAVID在线工具对差异表达基因进行GO和KEGG信号通路分析并用Cytoscape和FunRich软件进行可视化;采用GEPIA在线工具对差异表达基因进行验证和预后分析。结果:共筛选出1816个差异表达基因,其中上调基因数651个,下调基因数1165个。上调基因主要富集在“基质金属肽酶活性”,下调基因主要富集在“受体活性”等分子功能。KEGG信号通路分析显示上调基因主要富集在“有丝分裂前中期”等信号通路,而下调基因主要富集在“上皮-间质转化”信号通路。蛋白-蛋白交互作用(PPI)分析显示,上调基因中的前五位为TOP2A、CDK1、CCNB1、CCNA2和KIF11,而下调基因中的前五位为IL6、FGF2、LRRK2、EDN1和IL1B。总生存率分析显示,KIF11低表达与NSCLC预后呈负相关。结论:本研究鉴定出了与NSCLC相关的关键基因,有望作为NSCLC患者潜在治疗靶点或预后判断相关的生物标志。     

RhoGDI2基因抑制膀胱癌转移涉及基因和信号通路的生物信息学分析

 目的 利用生物信息学方法探讨RhoGTP酶GDP解离抑制因子2 （rho GDP dissociation inhibitor 2,RhoGDI2） 基因抑制膀胱癌转移涉及的基因和信号通路。方法 从GEO datasets数据库搜索膀胱癌转移相关的全基因组表达谱芯片数据,使用GEO2R在线工具分析膀胱癌组织中RhoGDI2基因高表达组与低表达组之间的差异表达基因,再筛选出多组表达谱芯片数据中一致性上调或下调的基因,最后使用DAVID在线工具进行差异表达基因信号通路富集。结果 得到RhoGDI2基因在膀胱癌组织中高表达组和低表达组一致性高的差异表达基因,其中A2M、CORO1A、ENC1、FGD3为上调基因中一致性高的差异表达基因。通过基因信号通路富集分析得到膀胱癌组织中RhoGDI2基因调控的主要信号通路为Vav-RhoA-ROCK-MLC和Ras-Raf-MEK。结论 RhoGDI2基因可能通过Vav-RhoA-ROCK-MLC和Ras-Raf-MEK信号通路调节肌丝蛋白、细胞骨架以及细胞的增殖、分化等,进而抑制膀胱癌转移。     

基于生物信息数据挖掘对卵巢浆液性癌差异表达基因筛选及分析

目的:利用生物信息学对卵巢浆液性癌的差异表达基因进行筛选及分析,探索浆液性卵巢癌的潜在治疗靶点。方法:从GEO数据库下载卵巢癌数据集GSE10971、GSE54388、GSE14407,用GEO2R筛选差异表达基因,DAVID数据库进行GO及KEGG富集分析,String数据库构建蛋白互作网络,同时利用Cytoscape获取关键基因,GEPIA数据库分析关键基因的表达情况,UCSC Xena对关键基因进行分层聚类分析,并通过cBioPortal分析关键基因的共表达网络。结果:筛选获得114个差异表达基因,包括41个下调基因及73个上调基因。主要涉及调整细胞周期、有丝分裂、染色体分离等细胞学过程,富集于细胞周期、p53信号通路、细胞衰老等信号通路。从差异表达基因筛选出49个关键基因,在卵巢癌中均呈高表达,其中21个基因的表达与卵巢癌分期相关,BIRC5基因的表达与卵巢癌患者的总生存期相关。结论:利用生物信息学对卵巢浆液性癌差异表达基因功能及信号通路的相关研究,为改善卵巢浆液性癌的预后提供了治疗靶点。     

基于数据挖掘分析PTGER3在肠型胃癌中的表达及临床意义

目的:探讨PTGER3在肠型胃癌中的表达及临床意义。方法:从GEO数据库的GSE29272数据集中下载58对肠型胃癌组织和癌旁组织的基因表达谱数据,筛选出差异表达基因,并利用DAVID数据库进行基因的功能富集分析。采用WGCNA软件对差异表达基因进行权重基因共表达网络分析,以挖掘出肠型胃癌发生发展过程中的关键调控基因。分析关键调控基因表达水平与肠型胃癌预后的相关性,并在Kaplan-Meier Plotter数据库中验证其预后意义。结果:共获得393个差异表达基因,DAVID 功能富集分析显示它们主要涉及ECM受体相互作用、p53信号通路、PI3K-Akt信号通路和癌症信号通路等。PTGER3是癌症信号通路上的一个重要成员,在肠型胃癌组织中的表达明显上调。差异基因的共表达网络分析发现PTGER3是模块枢纽基因,与胃癌的发生发展关系密切。GSE29272数据集和Kaplan-Meier Plotter数据库的生存分析均显示PTGER3高表达与预后不良显著相关（P=0.034;P<0.001）。结论:PTGER3表达上调可能参与了肠型胃癌的发生发展,而且其高表达提示患者预后不良。     

基于数据挖掘分析KIF14与SSK1在卵巢癌组织中的表达及临床意义

目的:应用生物信息学方法挖掘卵巢癌的相关基因,探讨其表达情况及临床意义,为卵巢癌的诊断和靶向治疗提供依据。方法:从GEO（Gene Expression Omnibus）数据库下载基因芯片数据集GSE23391、GSE18520和GSE54388,利用其在线分析工具GEO2R筛选卵巢癌的差异表达基因（DEGs）。运用数据库DAVID进行GO功能和KEGG通路富集分析,应用Cytoscape软件和STRING数据库构建蛋白互作网络和关键基因模块,挖掘卵巢癌靶基因。利用Oncomine在线分析网站,分析癌症公共数据基因组中卵巢癌KIF14及SSK1 mRNA的表达信息,利用GEPIA、Kaplan-Meier Plotter进行患者生存分析。结果:共筛选出251个DEGs,富集分析显示差异基因在减数分裂、丝氨酸/苏氨酸代谢、启动DNA复制、细胞衰老等方面富集。筛选获得22个DEGs均呈高表达,其中KIF14与SSK1的表达水平与卵巢癌的FIGO分期及总生存率明显相关。结论:本研究通过生物信息学挖掘,发现KIF14与SSK1基因在卵巢癌组织中呈高表达,并且与卵巢癌的预后关系密切,具有指导意义。     

基于生物信息学分析的食管鳞状细胞癌关键枢纽基因的筛选及验证

[摘要] 目的: 采用多种生物信息学分析工具,筛选与食管鳞状细胞癌（esophageal squamous cell carcinoma, ESCC）发生发展相关的枢纽基因（Hub gene）,并分析其生物学功能。方法：选取GEO食管鳞状细胞癌芯片数据GSE100942 为研究对象,采用GEO2R软件对数据进行处理和分析,筛选差异表达基因,并通过生物信息学工具DAVID、String、Cytoscape 构建差异表达基因的蛋白互作网络并筛选Hub基因;应用GO及KEGG进行生物功能富集分析;同时通过网络工具MiRDB寻找可能调控Hub基因的miRNA,并构建Hub 基因-miRNA调控网络;利用GEPIA在线分析工具对筛选基因的表达和患者生存情况进行验证。结果：分析GSE100942 芯片数据共筛选出1229 个表达差异达2 倍以上及223 个表达差异达4 倍以上的差异基因,以及在食管癌组织中表达均上调的20 个Hub基因;功能富集分析显示这些差异基因主要富集到了癌症相关通路,并主要参与了细胞分裂及有丝核分裂等生物学过程;从Hub基因进一步鉴定了DLGAP5、BUB1B、TPX2、TTK、CDC20、CCNB2、AURKA、DEPDC1 为食管鳞状细胞癌相关的8 个关键Hub基因,他们参与了细胞增殖、细胞周期、信号通路等重要生物学过程。通过构建的miRNA调控网络分析,鉴定了CEP55、ECT2、NEK2、DEPDC1 及NUSAP1 等5 个Hub 基因受该网络高度调控。结论：基因芯片结合生物信息学方法能够有效分析与食管鳞状细胞癌发生发展相关的差异表达基因,筛选出的20 个Hub基因和其中的8 个关键基因可为进一步研究食管鳞状细胞癌发病的分子机制及分子标志物的筛选提供理论指导。     

经典型与滤泡型甲状腺乳头状癌基因表达谱差异分析

目的:分析甲状腺乳头状癌经典型(CPTC)与滤泡型(FVPTC)基因表达谱差异,并探究相关差异表达基因(DEGs)对淋巴结转移及预后的影响.方法:从基因表达综合数据库(GEO)获得含两种亚型甲状腺乳头状癌(PTC)和正常组织的表达谱数据,应用R语言进行差异基因筛选及差异显著DEGs热图绘制,使用Cy-toscape软件...     

基于生物信息学方法分析甲酰肽受体1在胶质瘤中的表达及临床意义

目的：分析胶质瘤与正常组织表达差异的基因,筛选和胶质瘤预后相关的关键基因。方法：通过下载GEO（Gene Expression Omnibus）数据库GSE15824原始数据,利用R语言分析正常组织与胶质瘤组织中差异表达的基因,通过生物信息学分析工具（DAVID、String、Cytoscape、oncomine和GEPIA）对差异表达的基因进行生物学功能、蛋白互作网络（PPI）分析及筛选胶质瘤的预后标志物。结果：共筛选出648个差异表达的mRNAs。差异表达mRNAs的生物学功能主要富集于T细胞的激活,调节白细胞的黏附和细胞的迁移。KEGG信号通路分析显示差异基因主要富集于PI3K/Akt,MAPK和钙离子信号通路。FPR1在胶质瘤中明显高表达,其表达水平与胶质瘤的预后呈负相关（Log-rank P < 0.01）。结论：通过基因芯片数据库的分析,FPR1在胶质瘤中高表达,且与患者生存预后相关,为进一步分子机制的研究提供了新思路。     

基于生物信息学分析的结肠癌枢纽基因筛选及调控网络构建

目的:联合多种生物信息学分析方法筛选结肠癌枢纽基因,进一步对枢纽基因进行分析并构建调控网络,以期探索结肠癌的发病机制。方法:从GEO基因芯片数据库筛选结肠癌组织的基因表达数据集,利用在线工具GEO2R筛选差异表达基因(differentially expressed genes,DEG),对差异基因进行Gene Ontolog(GO)分析、KEGG通路分析、蛋白相互作用网络构建等。结果:共纳入2个结肠癌GEO数据集（GSE41258和GSE44076）,筛选出在这2个数据集中有交集的差异表达2倍以上的基因120个,其中表达上调的基因29个,表达下调的基因91个。对上述120个差异表达基因进行KEGG通路分析发现近端小管碳酸氢钠回收、氮素代谢、胰液分泌、PPAR信号通路等与结肠癌的发生密切相关。利用STRING及Cytoscape软件筛选得到包括趋化因子1（CXCL1）、基质金属蛋白酶1 （MMP1）、MMP7等在内的10个调控结肠癌发生的枢纽基因,进一步在TCGA数据库中验证这些基因的表达。结论:通过生物信息学方法有效地筛选出与结肠癌发生密切相关的枢纽基因,为进一步研究其机制提供了理论依据。     

长链非编码RNA在喉乳头状瘤中的表达及功能分析

目的:分析喉乳头状瘤（laryngeal papilloma,LP）中长链非编码 RNA(long chain non-coding RNA,lncRNA)的差异表达谱并预测其靶基因,为喉乳头状瘤的治疗及预防提供新的思路及靶点。方法:用RNA-seq技术对喉乳头状瘤组织及瘤旁组织测序,以差异倍数（FC）作为标准筛选差异表达lncRNAs,分析并提取10 kb范围内lncRNA顺式调控靶标基因,并进入基因本体论（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析其生物学功能及参与信号通路等。结果:共筛选出227个差异表达基因(Log2FC≥2或≤0.5,P<0.05),其中高表达的上调基因76个(33%)、下调基因151个(67%)。满足位置要求和共表达关系的lncRNA顺式调控靶标基因共有44个,并进入GO和KEGG通路富集分析结果显示,差异表达基因GO BP显著富集在信号传导,KEGG通路显著富集在MAPK信号通路及PI3K-Akt信号通路。结论:lncRNA差异表达及其靶基因以及相关信号通路可能与喉乳头状瘤复发及其癌变密切相关。     

胶质母细胞瘤差异表达基因的生物信息学分析

目的:应用生物信息学方法挖掘胶质母细胞瘤(GBM)的相关基因,进而探讨发病机制,为GBM临床诊断和靶向治疗提供理论依据。方法:从GEO(Gene Expression Omnibus)数据库下载基因芯片数据集GSE4290和GSE15824,应用GEO2R筛选GBM的差异表达基因(DEGs)。采用DAVID数据库进行GO富集和KEGG通路富集分析,分别应用STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白质相互作用网络和关键基因模块,筛选GBM靶基因。进一步运用ONCOMINE数据库验证临床组织样本中靶基因与GBM的关系。结果:共筛选出76个DEGs,富集分析结果显示DEGs在血管生成的正调节、抗原的呈递和处理、信号转导、调节自噬等方面存在显著富集。共挖掘出POSTN、TAGLN、CALD1、EPCAM 4个GBM靶基因,经证实均在临床GBM组织样本中存在显著上调且靶基因的上调与患者的不良预后密切相关。结论:通过生物信息学共挖掘出4个与GBM显著相关的靶基因,可能是未来GBM发病机制、临床诊断、治疗的重要研究靶点。