基于共表达网络对OLR1在头颈肿瘤发生发展及预后判断的生物信息学分析

mRNA基因芯片表达谱为头颈癌（HNC）的分子生物学诊断及研究HNC的生物过程提供了诸多重要生物学信息。目的：通过生物信息学技术研究HNC基因表达谱,从而发掘头颈癌新的分子标志物。方法：我们对4个GSE数据集和TCGA头颈癌数据库进行了综合分析,鉴定出HNC和相邻正常组织样本中3639个差异表达基因（DEGs）,然后应用加权基因共表达网络分析相关差异表达基因DEGs和HNC临床特征之间的关系。结果：鉴定出15个共表达基因模块。其中蓝绿色基因模块所对应HNC患者的风险比最高（HR =6.16, P<0.00001）。通过对该模块的进一步研究,我们发现氧化低密度脂蛋白1（OLR1）的表达量与HNC患者的总体生存率呈显著负相关性。结论：OLR1在mRNA水平的表达水平可作为判断HNC患者生存预后的潜在分子标志物。     

基于5种拓扑分析方法鉴定与口腔鳞状细胞癌相关的生物标志物

口腔鳞状细胞癌分子机制复杂,早期检测困难,因此探索其潜在生物标志物及预后相关hub基因具有重要意义.本研究从美国国家信息中心(NCBI)下载了一组口腔鳞状细胞癌(n=3)和正常组织(n=3)的转录本测序(RNASeq)表达数据(GEO),通过edgeR方法鉴定出1 269个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),包括331个上调基因和938个下调基因.通过STRING V11数据库构建了差异表达基因的蛋白质相互作用(PPI)网络,并通过CytoHubba插件中常用的五种拓扑分析方法的交集获得了11个hub基因EGF、FGF2、IGF1、ACTN2、ACTA1、VWF、PTPRC、KDR、CXCL12、PTGS2和TLR4,CytoHubba提取了网络中与这11个hub基因相关的重要模块.GO功能分析和KEGG途径富集分析表明,这些模块中的基因均富集在各种功能和相关途径中.Kaplan-Meier分析表明,这11个基因都与总体生存率相关,表明这11个候选基因可能作为口腔鳞状细胞癌早期诊断和治疗的潜在生物标志物.     

有氧运动对伴随衰老代谢综合征基因表达的调控

目的：探索有氧运动对代谢综合征患者血液基因表达的影响，分析运动前后血液转录表达谱的差异，研究差异表达基因涉及的功能与内在联系.方法：从美国国立生物技术信息中心(NCBI)公共基因芯片数据平台(GEO)下载GSE10540数据集mRNA芯片数据，对5名代谢综合征患者运动前后的mRNA表达谱数据进行基因集富集分析(GSEA),应用metascape软件进行功能富集(GO)和信号通路(KEGG)富集分析，用STRING数据库构建蛋白质相互作用网络.结果：运动后血样比较运动前共筛选出152个差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),其中有54个基因上调，98个显著下调.GESA分析发现12个基因或通路在运动后表达谱中显著富集负相关，蛋白质相互作用网络筛选出9个关键蛋白.结论：代谢综合征患者运动前后血样相关DEGs揭示了代谢综合征的分子特征，这些基因可能与癌症发生之间呈负相关，这为进一步探讨有氧运动对代谢综合征患者健康改善的作用机制及关键调控分子提供了研究思路.     

3个甘蔗品种（系）响应低温胁迫的转录组分析

权重基因共表达网络分析( weighted gene co-expression network analysis， WGCNA) 可通过聚类鉴定共表达的基因模块来研究生物学数据与相应性状之间的关系。为了挖掘甘蔗响应低温的特异基因，揭示甘蔗响应低温的分子调控机理，本研究以3个耐寒能力不同的甘蔗品种作为试验材料，利用转录组测序技术分析不同抗性甘蔗品种在低温胁迫（4℃）下基因表达。研究结果表明，WGCNA鉴定出13个基因共表达模块，通过相关性分析筛选到blue和yellow模块作为甘蔗抗寒机理研究的目标模块。基于blue和yellow模块中筛选关键基因，以及筛选抗寒品种中特异表达基因，最终筛选出13个基因可能与甘蔗抗寒能力密切相关，为后续选育耐寒性强的优良甘蔗新品种提供理论依据和技术支撑。     

3个甘蔗品种响应低温胁迫的转录组分析

为挖掘甘蔗(Saccharum officinarum L.)响应低温的特异基因，揭示甘蔗响应低温的分子调控机理，以3个抗寒能力不同的甘蔗品种作为试验材料，利用转录组测序技术分析不同抗寒能力的甘蔗品种在低温胁迫(4℃)下的基因表达差异。结果表明，利用权重基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis, WGCNA)鉴定出13个基因共表达模块，通过相关性分析筛选出blue和yellow模块作为甘蔗抗寒机理研究的目标模块。基于blue和yellow模块筛选出可能与甘蔗抗寒能力密切相关的13个响应低温胁迫的基因，为后续选育抗寒性强的优良甘蔗新品种提供重要参考。     

桃蚜关键抗性基因挖掘及抗蚜Cry蛋白预测

为了挖掘桃蚜(Myzus persicae)的关键抗性基因并构建抗性调控网络,通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)和差异表达基因分析(DEGs)对桃蚜抗性研究的GEO数据库进行分析,筛选出2 426个枢纽基因和2 263个差异表达基因探针.将关键抗性基因在String数据库中进行蛋白质相互作用(PPI)分析,获得154个桃蚜关键抗性基因,并绘制桃蚜的抗性调控网络.结果表明:acpp基因的上调表达可能是大多数Cry蛋白不能有效杀死桃蚜的原因之一;参考抗蚜Cry1Cb2蛋白和11个靶标蛋白的对接规则,通过同源建模和分子对接等生物信息学技术,预测了10个新的Cry蛋白可能对桃蚜具有杀虫活性.     

乳腺癌-冠心病共享生物标志物筛选

运用生物信息学方法筛选乳腺癌-冠心病标志物,为乳腺癌诱发的冠心病治疗提供潜在的作用靶点.从基因表达数据库(gene expression omnibus,GEO)中下载乳腺癌和冠心病相关表达谱芯片数据,使用GEO2R筛选差异表达基因,依据Venn图交集获取差异共表达基因,通过DAVID网站进行基因功能注释(gene ontology,GO)及京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)生物功能富集分析,STRING网站和Cytoscape 3.7.2软件进行蛋白互作分析.GE-PIA和Kaplan-Meier Plotter进行对乳腺癌患者hub基因mRNA表达水平和预后分析.结果表明:2个数据集筛选得到差异表达基因286个,基于在乳腺癌中mRNA显著性表达水平筛选出45个基因.GO功能富集分析发现差异表达基因主要在泛素蛋白转移酶活性、糖蛋白结合、泛素蛋白连接酶结合等生物学过程发挥作用.KEGG分析显示差异基因主要参与缝隙连接、肾素分泌、5-羟色胺能突触、谷氨酸能突触、血管平滑肌收缩、血小板活化、癌细胞蛋白多糖等多条信号通路.基因mRNA表达水平和预后分析显示NLN、POSTN、MAPT、MYO6、MAP1B、FBXO31、KIT、PIK3R1等8个与冠心病相关的hub基因参与乳腺癌的发生、发展过程.NLN、POSTN、MAPT、MYO6、MAP1B、FBXO31、KIT、PIK3R1可作为检测乳腺癌诱导冠心病的潜在标志物.     

低能离子束辐照诱导的水稻差异表达基因的调控网络研究

用基因芯片检测鉴定离子束辐照下水稻中的差异表达基因（DEGs）.结果共检测到26个上调和6个下调的差异表达基因.共表达网络分析（RiceNET）表明,这些基因都存在着直接或间接的互作网络,暗示水稻存在着以前没有充分认识的基因网络.为进一步研究植物应答离子束辐照候选基因提供了基础.     

NHEJ信号通路关键基因mRNA表达与宫颈鳞癌同步放化疗敏感性的关系

探讨NHEJ信号通路关键基因XRCC4,XRCC5,XRCC6,LIG4,PRKDC及DCLRE1C的mRNA表达水平与宫颈鳞癌同步放化疗敏感性的关系。以42例宫颈鳞癌活检样本为研究对象,采用荧光定量PCR(qRT-PCR)技术分析上述6个基因的mRNA表达水平,并将检测结果与患者的同步放化疗敏感性进行关联分析。XRCC6 mRNA高表达患者应答率为47.6%,低表达患者应答率为90.5%(P=0.003);其他5个关键基因的mRNA表达水平与患者的应答率无显著性关联;多因素Logistic回归分析显示XRCC6 mRNA表达水平与患者同步放化疗敏感性有显著性关联(P=0.008)。XRCC6 mRNA表达水平与宫颈鳞癌患者同步放化疗敏感性密切相关,可作为评估其临床疗效的分子标志物。     

肝细胞癌关键基因的生物信息学分析

肝细胞癌是一种高死亡率的原发性肝癌,其有限治疗和较低的化疗敏感性,使得迫切需要寻找潜在的临床治疗靶点和预后判断的生物标志物。为此,采用生物信息学方法对肝细胞癌发生发展的关键基因进行挖掘。从基因表达数据库(GEO)中下载数据集,并筛选差异表达基因,使用在线数据库DAVID 6.8对筛选到的DEGs进行基因本体(GO)富集分析和京都基因与基因百科全书(KEGG)通路分析,使用在线数据库STRING构建蛋白质-蛋白质相互作用网络(PPI),利用Cytoscape软件筛选核心DEGs,并进行GO和KEGG富集分析,使用UALCAN和Kaplan-Meier plotter在线数据库筛选并验证关键基因的表达以及生存预后。研究结果表明,筛选出6个关键基因RAD51AP1、FANCI、SMC2、POLE2、CENPN、WDHD1,与HCC的发生发展以及生存预后显著相关,可能是HCC的潜在治疗靶点,可能为HCC的内在机制的探究提供理论依据。     

CCNB2在肾透明细胞癌中的表达意义与功能网络关系分析

分析细胞周期蛋白B2（CCNB2）在肾透明细胞癌中的表达及与临床预后的关系,建立CCNB2共表达网络并探讨其潜在的作用机制。采用GEPIA和UALCAN数据库分析CCNB2在肾透明细胞癌临床样本中的表达情况,获得CCNB2与肾透明细胞癌的病理分期及预后的关系,同时检测肾透明细胞癌及癌旁临床组织中目的mRNA的表达;通过cBioportal和String数据库分析CCNB2在肾透明细胞癌的功能作用,建立CCNB2共表达网络;DVIAD和KEGG数据库在线分析共表达网络功能及富集的信号通路。结果表明： CCNB2在肾透明细胞癌组织中高表达,并且与肾透明细胞癌的病理分期及预后呈现正相关性。从cBioportal数据库获得肾透明细胞癌患者数据,挖掘得到CCNB2表达关系密切的83个基因,建立CCNB2功能网络。进一步采用DVIAD和KEGG数据库在线分析发现富集的基因主要参与细胞周期、卵母细胞减数分裂和卵细胞成熟通路等信号通路,共表达基因功能显示为微管结合、微管运动活性和微管蛋白结合等。因此,CCNB2在肾透明细胞癌组织中显著高表达,并与患者预后、临床病理分期呈正相关,这些预示着CCNB2不仅能够作为肾透明细胞癌诊断、病理分期和预后的重要分子标志物,还是肾透明细胞癌潜在的治疗靶标。     

基于生物信息学对肝细胞癌潜在枢纽基因的筛选及验证

目的:筛选网络数据库中肝细胞癌组织与非癌性肝组织中差异表达的基因,并探讨其中适合作为早期筛查肝癌及治疗晚期肝细胞癌(HCC)的分子标记.方法:从GEO数据库中下载3个数据集GSE121248、GSE101685和GSE14520,筛选差异表达显著的基因(DEGs),并对其进行基因功能富集和信号通路富集分析,利用STRING网站构建对应蛋白的相互作用网络,导入Cytoscape软件后用CytoHubb插件筛选处于关键位置前10位的枢纽基因.利用Kaplan-Meier生存分析比较枢纽基因表达差异对肝癌患者平均生存率的影响,并通过GEPIA验证枢纽基因在肝癌组织中的表达变化情况,进一步分析各枢纽基因所涉及的信号通路.结果:数据集GSE121248、GSE101685和GSE14520分别筛选出为187、536和253个DEGs(|log_2FC|2, adj.P0.01).Venn图显示3个数据集中共同包含的DEGs有87个,其所涉及的细胞功能为类固醇代谢和氧化还原酶活性,所涉及的通路为视黄醇代谢及p53信号通路.87个DEGs对应的69个蛋白的相互作用网络中,筛选最大团中心性(maximal clique centrality, MCC)前10位的枢纽基因为CDK1、CCNB1、TOP2A、PRC1、ECT2、RACGAP1、DTL、RRM2、ASPM和ESR1.Kaplan-Meier生存分析提示9个基因(CDK1、CCNB1、TOP2A、PRC1、ECT2、RACGAP1、DTL、RRM2和ASPM)高表达可能导致HCC患者的总生存期(OS)较差,而ESR1基因高表达时患者OS延长(P0.05).GEPIA分析369例HCC组织和160例正常肝组织的结果显示,CDK1、CCNB1、TOP2A、PRC1、ECT2、RACGAP1、DTL、RRM2和ASPM表达升高,而ESR1表达下调(|log_2FC|1,P0.05).这10个枢纽基因所涉及的信号通路主要为p53信号通路、细胞周期和孕酮介导的卵母细胞成熟.结论:9个枢纽基因CDK1、CCNB1、TOP2A、PRC1、ECT2、RACGAP1、DTL、RRM2和ASPM的高表达以及ESR1的低表达与肝癌患者的不良生存率密切相关,提示它们作为检测对象预测肝癌预后及作为干预靶点改善肝癌预后的可能.     

基于生物信息学和机器学习筛选溃疡性结肠炎特征基因及其靶向中药预测

为确定溃疡性结肠炎(ulcerative colitis, UC)的潜在生物标志物，并预测其靶向中药，从GEO数据库下载包含人类UC和健康对照组织(GSE179285、GSE206285和GSE87466)的数据集，合并GSE179285和GSE206285数据集，通过limma R软件包筛选出UC与健康对照组织之间的差异表达基因(DEGs)。采用LASSO回归模型和支持向量机递归特征消除算法筛选出核心生物标志物。GSE87466数据集用作验证队列，受试者工作特征曲线用于评估诊断效能。利用CIBERSORT探讨UC中的免疫浸润特性，并进一步分析潜在生物标志物与不同免疫细胞之间的相关性。最后，在HERB数据库预测核心生物标志物靶向中药。共筛选出157个DEGs,其中102个基因上调，55个基因下调。功能富集分析显示，这些DEGs主要参与IL-17信号通路、TNF信号通路、类风湿关节炎、趋化因子信号通路、体液免疫反应、中性粒细胞趋化和迁移等。LOC389023、OLFM4、AQP8和CWH43被鉴定为UC的潜在生物标志物，且其诊断价值在GSE87466验证数据集中有显著意义。CIBERSO...     

阿托伐他汀抗人乳腺癌的直接作用靶点的生物信息学分析

目的:利用生物信息学方法通过公共数据库预测并分析阿托伐他汀抗人乳腺癌的分子机制.方法:利用DrugBank搜索确认阿托伐他汀的直接作用蛋白靶点(DPTs);使用STRING在线构建阿托伐他汀DPTs间的蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络和KEGG信号通路;利用STRING构建阿托伐他汀的间接作用蛋白靶点(IPTs),并导入Cytoscape可视化,分析其PPI网络和KEGG信号通路,确定与肿瘤信号通路相关的IPTs;在cBioPortal数据库中,分析乳腺癌患者中IPTs的遗传改变,并用OncoPrint可视化;从GEO数据库下载2个乳腺癌表达谱芯片数据GSE5764、GSE21422,利用R4.0.3软件分析差异过表达基因,并通过取交集获得候选的差异表达基因(DEGs),利用David对DEGs进行基因ID转换;将STRING分析得到的阿托伐他汀IPTs与GEO得到的乳腺癌DEGs取交集,确定阿托伐他汀抗人乳腺癌的潜在靶点.结果:搜索DrugBank确定了5个阿托伐他汀的DPTs,利用STRING构建了114个阿托伐他汀IPTs,通过KEGG信号通路分析发现其中14个IPTs(ARNT、ARNT2、BCL2L1、CDKN1A、CREBBP、EP300、HDAC1、HDAC2、HSP90AA1、MDM2、NCOA1、NCOA3、RELA、TP53)与癌症的发生发展有关;利用cBioPortal数据库分析,这14个IPTs在乳腺癌的基因组改变包括基因扩增、错义突变、截断突变和纯合缺失等;对GEO数据库中2个乳腺癌表达谱芯片数据进行差异分析并取交集,共获得75个DEGs,其中表达上调的基因21个,表达下调的基因54个.将75个DEGs进行基因ID转换,获得29个DEGs,将29个DEGs与STRING分析得到的114个阿托伐他汀IPTs相互关联基因求交集,发现基因CCNA2可能是阿托伐他汀抑制乳腺癌的潜在作用靶点.结论:CCNA2可能是阿托伐他汀抑制人乳腺癌细胞的潜在作用靶点,可能通过影响细胞周期调控发挥抗肿瘤作用.     

基于互信息的差异共表达致病基因挖掘方法

为了挖掘基因表达数据中的差异共表达致病基因模块,提出了基于互信息和最大团相结合的方法.互信息用于度量基因表达谱之间的相互关系,计算任意2条基因表达谱在2种不同样本中的互信息值,得到2个互信息矩阵M1和M2,选定2个阈值T1和T2(T1T2)将矩阵M1和M2二值化,并通过M1和M2中元素的逻辑"与"运算得到图的邻接矩阵,从邻接矩阵挖掘出的最大团则为差异共表达致病基因模块.将该方法应用于Colon数据,选定T1=2.2,T2=1.0,得到6个相互重叠的最大团,实验结果表明,该方法能有效挖掘出差异共表达致病基因模块.     

用基因互作网络识别胰腺导管腺癌基因生物标记

胰腺导管腺癌(PDAC)是全球高致死率癌症中的一种.PDAC基因生物标记的识别可以通过构建基因互作网络完成.利用蛋白质互作网络来分析与研究基因表达芯片数据,构建出PDAC基因互作网络并对其划分基因模块,进而筛选出在模块中的PDAC差异性表达基因.通过筛选在癌症样本和正常组织样本中共表达的基因对,并利用STRING蛋白质互作网络评估基因功能相关性,构建出具有PDAC特异性的基因互作网络.利用iNP算法进行网络模块化分,在每一个模块中,模块内基因都具有强的共表达特性和模块功能相关性.通过筛选,获得了34个基因模块,其中20个在癌症样本中表达明显上调,14个在癌症样本中表达明显下调.从这些模块中又筛选出在PDAC样本中表达上调的10个基因生物标记,如DMBT1、DSC3等和表达下调的10个基因生物标记,如DLG5、NRCAM等.     

生物信息学分析在非小细胞肺癌关键通路和基因鉴定中的应用

目的 通过高通量平台筛选差异表达基因间的相互联系和其相互作用的途径.方法 从高通量基因表达数据库(GEO)下载原始数据,比较非小细胞肺癌患者与健康样本的基因表达谱,确定差异表达基因(Differential Gene Expression,DEGs)和差异表达的microRNAs(DEMs).随后利用GeneSprin...     

基于加权基因共表达网络分析挖掘茯苓抗食管癌作用靶点

该研究利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)探讨茯苓抗食管癌的潜在作用靶点，为食管癌的临床诊治开创新思路.首先在中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)数据库中筛选出茯苓的有效活性成分及对应靶点，运用Cytoscape软件中鉴定候选药物作用靶点，接着在癌症基因组图谱(TCGA)数据库和基因表达谱差异(GEO)数据库中下载肿瘤相关基因表达数据集，通过WGCNA鉴定出与食管癌紧密相关的基因，并将鉴定出的基因与茯苓的候选药物作用靶点进行比对，确定茯苓抗食管癌的潜在作用靶点，最后采用RT-PCR的方法对筛选出核心基因在人食管癌细胞中的表达量进行检测.结果共获得34种茯苓有效活性成分，及17个对应靶点，主要候选药物作用靶点为：CHRM1、NCOA2、PGR、ADRA1B、ADH1B、PTGS2.其中ADH1B为茯苓抗食管癌的潜在作用靶点.筛选出DLGAP5、MCM2、CCNA2、CDK1、TPX2、TRIP13、KIF23、KIF2C、CENPF、CHAF1A等10个核心基因，其中CHAF1A和MCM2的表达水平对食管癌患者的预后具有影响.RT-PCR结果显示，CDK1、CHAF1A、TP...     

基于生物信息学方法分析GABRD基因在结肠癌中的表达及预后情况

采用生物信息学方法探讨GABRD基因在结肠癌样本中的表达及预后情况。通过UCSC XENA下载33种肿瘤类型和正常组织的RNA序列数据和相关临床数据,使用R软件分析GABRD基因在结肠癌样本中的表达,并筛选共表达基因,对其进行富集分析;分析GABRD基因对结肠癌患者生存及预后的影响,并建立预后列线图;构建GABRD基因的蛋白质-蛋白质相互作用(protein-proteininteraction, PPI)网络并筛选关键模块及枢纽基因,验证枢纽基因的生存及临床诊断价值。结果表明：GABRD基因在结肠癌样本中高表达并影响患者生存,筛选得到369个共表达基因,基因本体论(gene ontology, GO)功能富集发现其主要参与G蛋白偶联等生物学过程,京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes, KEGG)通路富集显示其主要参与AMPK等信号通路;构建出由51个节点和523个连接组成的PPI网络,筛选枢纽基因5个,其中2个显著影响生存,5个具有临床诊断价值。综上,GABRD基因在结肠癌样本中高表达,影响结肠癌患者生存及预后,可能...     

宫颈癌分子调控机制的关键基因分析

在全球女性最常见的恶性肿瘤中,宫颈癌是威胁女性健康的妇科肿瘤。由于宫颈癌的患病率和复发率每年都在增加,因此,迫切需要更好地了解宫颈癌的分子机制。本文从TCGA数据库中下载了宫颈癌的转录组数据,利用生物信息学的方法,确定了1115个差异表达基因。通过对上下调差异表达基因进行基因本体论(GO)富集分析和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析,发现26个上调基因和12个下调基因参与到多个富集项,10个上调基因和3个下调基因对多个通路进行调控。利用蛋白质-蛋白质相互作用网络(PPI)分析上调基因和下调基因的关键基因模块,从而认为参与宫颈癌发生和发展的关键基因CCNB1和CACNA1C可能是宫颈癌的生物标志物,为研究宫颈癌的分子机制提供了新的思路。