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应用基因共表达网络分析在系统性红斑狼疮中鉴定中性粒细胞浸润相关生物标志物

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临床与病理杂志 2022年第5期42卷 1036-1046页

作者：李慧娟马向波袁立平徐雪阳刘德林项丹丹刘小红王俊霞邯郸市第一医院风湿免疫科河北邯郸056000

目的:系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是一种临床表现多样、累及多个器官的自身免疫性疾病。本研究试图识别中性粒细胞相关的SLE生物标志物,为SLE的治疗和管理提供潜在的理论依据。方法:使用加权基因共表达网络分析... 详细信息

目的:系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus,SLE)是一种临床表现多样、累及多个器官的自身免疫性疾病。本研究试图识别中性粒细胞相关的SLE生物标志物,为SLE的治疗和管理提供潜在的理论依据。方法:使用加权基因共表达网络分析来自基因表达汇编(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库的SLE表达数据,并识别与中性粒细胞相关的模块。结果:鉴定出FPR1、SLC2A3、TLR2、TLR4、CXCR1、MMP25、MGAM和KLHL2共8个关键基因。8个关键基因与中性粒细胞高度相关,并且在SLE中的表达显著上调。结论:通过各种分析和验证,8个关键基因是SLE中与中性粒细胞浸润相关的潜在生物标志物,这为SLE免疫治疗提供了潜在的靶点。

关键词：系统性红斑狼疮基因共表达网络分析中性粒细胞浸润生物标志物

共表达网络分析揭示棕榈藤纤鞭生长动态调控模块

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世界竹藤通讯 2020年第4期18卷 74-78页

作者：王炯亮赵韩生高志民 Wang J Ma X Yang J Hui Y She J Tian T Li Z Xu W Gao Z Su Z Zhao H 国际竹藤中心北京100102

棕榈藤是世界上仅次于树木与竹子的最重要非木森林资源。2018年国际竹藤中心全球首次发布了棕榈藤全基因组序列(单叶省藤和黄藤),极大促进了棕榈藤基因功能的研究。基因共表达网络分析有助于在转录组层面提供完整全面的基因功能注释,因... 详细信息

棕榈藤是世界上仅次于树木与竹子的最重要非木森林资源。2018年国际竹藤中心全球首次发布了棕榈藤全基因组序列(单叶省藤和黄藤),极大促进了棕榈藤基因功能的研究。基因共表达网络分析有助于在转录组层面提供完整全面的基因功能注释,因此本研究整合棕榈藤基因组序列和不同发育阶段的纤鞭转录组数据进行了共表达网络分析。通过整合共表达网络、基因家族分类和功能富集等分析,分别在单叶省藤和黄藤中鉴定得到3504和3027个功能模块,包括光合作用、木质素生物合成、类黄酮生物合成、苯丙素生物合成等主要的生物学过程。同时,使用共表达网络和功能模块对基因的功能注释进行了优化,对棕榈藤纤鞭生长调控有了新的认知。最后,构建了首个棕榈藤组学在线数据库——Rattan-NET(http://***/),包含基因集富集、模块富集、网络比较和顺式作用元件等分析工具,可供研究人员开放使用。

关键词：棕榈藤基因共表达网络分析纤鞭

失眠颗粒对疫情后PTSD患者卒中预防作用的网络药理学及动物实验研究

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海南医学院学报 2024年

作者：张旭李兰柏若雪张莎程楠刘婧涵阚晓茹陈钧陕西省中医医院陕西中医药大学基础医学院陕西中医药大学

目的:采用网络药理学方法和动物实验验证探讨陕西省中医医院院内制剂失眠颗粒治疗疫情后创伤后应激障碍(posttraumaticstressdisorder，PTSD)远期预防卒中（Stroke）的作用机制。方法使用 TCMIP和BATMAN-TCMTCMSP等数据库筛选失眠颗粒... 详细信息

目的:采用网络药理学方法和动物实验验证探讨陕西省中医医院院内制剂失眠颗粒治疗疫情后创伤后应激障碍(posttraumaticstressdisorder，PTSD)远期预防卒中（Stroke）的作用机制。方法使用 TCMIP和BATMAN-TCMTCMSP等数据库筛选失眠颗粒组成中各味中药的有效成分及靶点，基于GEO数据库采用基因表达图谱分析技术通过基因共表达网络分析（WGCNA）获得PTSD和卒中的差异基因。利用R语言软件进行数据挖掘和统计分析，以筛选出PTSD发生卒中的风险基因。将失眠颗粒的靶点与PTSD发生卒中的风险基因取交集，通过STRING教据库构建靶点互作网络，在Cytoscape软件进行拓扑分析筛选核心靶点，对交集靶点进行GO功能分析和KEGG富集分析，构建“失眠颗粒中药一成分一靶点”网络图，选取核心靶点进行动物实验验证。结果失眠颗粒筛选出642个化合物成分，对应2082个靶点，筛选出PTSD发生卒中的风险基因2379个，通过VENN分析获得失眠颗粒成分和疾病共同靶点165个。PPI分析后最终获得68个关键靶点，即为失眠颗粒治疗PTSD并对卒中远期预防的核心靶点。在CytoNCA进行拓扑分析，排名前10的核心靶点分别是MAPK3、MAPK1、NCOA2、MAPK14、NR3C1、RARA、PRKACA、SMARCD3、FOS、FOXO1。KEGG富集分析后得到104条相关通路，GO功能分析得到10条BP通路、10条MF通路和3条CC通路。在动物实验中，与模型组比较，失眠颗粒可明显改善PTSD的焦虑样行为，同时降低P38-MAPK蛋白的表达水平。结论失眠颗粒通过抑制p38MAPK介导的MAPK通路来抑制创伤后应激障碍的抑郁焦虑样行为和记忆能力。PTSD患者卒中的发生率极高，失眠颗粒通过治疗PTSD并对卒中的远期预防有迹可循。

关键词：失眠颗粒创伤后应激障碍卒中网络药理学基因共表达网络分析机制研究

用于样本聚类和网络分析的整合鲁棒结构化NMF模型

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应用科学学报 2020年第5期38卷 825-842页

作者：张晓宁孔祥真罗传文刘金星曲阜师范大学计算机学院山东日照276826 北京林业大学信息学院北京100083

为了更好地保留数据之间的同质性,提出了一种整合鲁棒结构化非负矩阵分解(integrated robust structured non-negative matrix factorization,iRSNMF)模型,并在该模型中引入一个结构化项.将该模型用于癌症样本聚类实验和基因共表达网络... 详细信息

为了更好地保留数据之间的同质性,提出了一种整合鲁棒结构化非负矩阵分解(integrated robust structured non-negative matrix factorization,iRSNMF)模型,并在该模型中引入一个结构化项.将该模型用于癌症样本聚类实验和基因共表达网络分析,以验证其有效性.根据现有文献对相关基因和通路进行生物学解释.实验结果表明,iRSNMF模型聚类性能较好并且能够挖掘到的关键基因更多.用iRSNMF模型获得的基因和通路在癌症的发病机制中起着重要作用,并为癌症诊断、治疗和预后提供了新的思路.

关键词：整合模型结构化非负矩阵分解样本聚类基因共表达网络分析

血清长链非编码RNA表达水平与克罗恩病发生发展关系的探讨

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血清长链非编码RNA表达水平与克罗恩病发生发展关系的探讨

作者：芮琪杰安徽医科大学

学位级别：硕士

背景克罗恩病（Crohn’s disease,CD）是一种消化道慢性炎症性疾病,其发生发展的潜在的分子机制目前尚不清楚。本研究的目的是探索在克罗恩病中存在差异表达的长链非编码RNA（long non-coding RNAs,lnc RNAs）及其可能影响克罗恩病发生... 详细信息

背景克罗恩病（Crohn’s disease,CD）是一种消化道慢性炎症性疾病,其发生发展的潜在的分子机制目前尚不清楚。本研究的目的是探索在克罗恩病中存在差异表达的长链非编码RNA（long non-coding RNAs,lnc RNAs）及其可能影响克罗恩病发生发展的机制,并在克罗恩病患者外周血清中验证其是否表达及测定其表达水平。方法从基因表达综合（Gene Expression Omnibus,GEO）数据库中获得GSE67106和GSE83448的表达矩阵数据。在R中用betaqn包将数据标准化后,使用limma包鉴定差异表达的lnc RNAs（differentially expressed lnc RNAs,DELs）和差异表达的m RNAs（differentially expressed messenger RNAs,DEGs）。使用注释、可视化和集成发现数据库（database for the annotation,visualization and integrated discovery,DAVID）6.7和基因集富集分析（Gene Set Enrichment Analysis,GSEA）3.0分析基因本体论（Gene Ontology,GO）和京都基因和基因组百科全书（Kyoto Encyclopedia of genes and genomes,KEGG）途径。Lnc RNAs-m RNAs的共表达通过加权基因共表达网络分析（weighted gene co-expression network analysis,WGCNA）实现,并预测了与这些DELs和DEGs相关联的mi RNAs（micro RNAs,mi RNAs）,最终建立了竞争性内源性RNA（competing endogenous RNA,ce RNA）网络。结果在CD组和正常对照组样本之间共鉴定出42个DELs和551个DEGs。这些差异表达的m RNA被富集到视黄醇代谢、肾素血管紧张素系统和成熟相关信号通路等途径中。通过WGCNA构建了lnc RNA-m RNA共表达网络,其中CDKN2B-AS（ANRIL）、CTC-210G5.1.1、RP11-467L20.10.1、RP11-325F22.5.1和RP11-59E19.1.1为枢纽DELs。并与mi RNA一起构建了ce RNA网络,功能分析表明细胞刷状缘及质膜、脂蛋白的合成和转运及血管紧张素的成熟、代谢和血压的调控都参与了CD的进展。最终我们在临床标本中成功验证了一个lnc RNA ANRIL。然而,lnc RNA ANRIL参与CD发生发展的确切机制有待进一步探索。结论本研究表明lnc RNA ANRIL对CD的发生发展可以起到一定的预测作用,并可能成为一个潜在的新的治疗靶点。

关键词：克罗恩病基因共表达网络分析长链非编码RNA ANRIL

肾细胞癌相关诊断基因筛选及免疫浸润特性分析

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河南医学研究 2022年第24期31卷 4423-4430页

作者：白洋洋郭依琳陈瑞廷潘世杰孙继建河南省中医院泌尿外科河南郑州450002 郑州大学第二附属医院妇产科河南郑州450014

目的探讨肾细胞癌(RCC)相关的诊断基因和免疫浸润特性。方法从基因表达汇编(GEO)数据库中获取RCC相关基因的表达数据,筛选肿瘤组织和正常组织间差异表达基因,利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)及最小绝对收缩和选择算法(LASSO)Cox回归... 详细信息

目的探讨肾细胞癌(RCC)相关的诊断基因和免疫浸润特性。方法从基因表达汇编(GEO)数据库中获取RCC相关基因的表达数据,筛选肿瘤组织和正常组织间差异表达基因,利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)及最小绝对收缩和选择算法(LASSO)Cox回归模型筛选RCC相关枢纽基因,通过基因表达量、受试者工作特征曲线及免疫组化验证所得枢纽基因的准确性,最后利用免疫细胞单样本基因富集分析肿瘤组织和正常组织间免疫细胞浸润相对丰度。结果选取GSE11151和GSE66272作为训练集,筛选得到差异表达基因384个,其中上调基因129个,下调基因255个,主要富集于酪氨酸代谢、吞噬体、补体与凝血级联反应、醛固酮调节钠重吸收和PPAR信号通路,通过WGCNA及LASSO Cox回归模型二次筛选差异表达基因,得到关于RCC的诊断基因ASS1、DIO1、FAM151A、SLC6A19和SLC22A6。其中ASS1、FAM151A、SLC6A19和SLC22A6与RCC临床分期相关,SLC6A19与RCC预后相关。免疫细胞单样本基因富集分析显示,对比正常组织,T细胞、树突状细胞、髓系抑制性细胞、B细胞、自然杀伤细胞、巨噬细胞和肥大细胞在肿瘤组织中的相对丰度较高,诊断基因中SLC22A6与中性粒细胞呈正相关(P基因,且与免疫细胞浸润密切相关。

关键词：肾细胞癌诊断基因基因共表达网络分析免疫浸润

基于GWAS和WGCNA定位谷子种子饱和吸水率相关基因

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基于GWAS和WGCNA定位谷子种子饱和吸水率相关基因

作者：胡萌萌山西农业大学

学位级别：硕士

种子萌发与全苗是作物产量的基础。谷子是我国北方干旱和半干旱地区的主要杂粮作物之一,虽然其抗旱性强,但如何保证全苗仍然是谷子种植的重要问题。种子吸水是萌发的前提,吸水能力直接影响萌发与出苗。本研究对300份谷子种质资源的吸水... 详细信息

种子萌发与全苗是作物产量的基础。谷子是我国北方干旱和半干旱地区的主要杂粮作物之一,虽然其抗旱性强,但如何保证全苗仍然是谷子种植的重要问题。种子吸水是萌发的前提,吸水能力直接影响萌发与出苗。本研究对300份谷子种质资源的吸水率进行测定,基于全基因组关联分析挖掘影响种子饱和吸水率的候选基因,结合转录组学挖掘影响谷子种子吸水的基因;同时从种子淀粉含量和淀粉粒特征对吸水极端品种进行了分析,主要结果如下:1、选用300份谷子种质,通过离心沥水法测定饱和吸水率,其数据符合正态分布。将谷子全基因组高质量的SNP标记与种子饱和吸水率进行全基因组关联分析（GWAS）,共检测到44个与谷子种子饱和吸水率显著相关的SNP位点。2、利用Xiaomi的全基因组注释文件在LD衰退有效距离上下游各50 kb区域内进行候选基因定位,筛选获得15个基因;对这些候选基因进行功能注释发现,其主要包括氧化还原酶、蛋白激酶、异构酶、载体蛋白酶,以及载体蛋白、保守结构域蛋白、结合蛋白等结构功能蛋白,其中还包括2个与籽粒发育相关的基因。3、基于全基因组关联分析定位的基因Si4g02810和Si4g02840,运用单倍型分析发现基因上均有多种单倍型,且发生在基因编码区上下游、5’UTR、3’UTR和外显子处。4、通过对谷子萌发的种子、孕穗期小穗、抽穗期叶片、灌浆期籽粒和成熟期根茎叶的转录组进行分析,筛选到31659个表达基因,进行WGCNA分析,选择前期定位的基因Si4g02810所在模块进行后续分析;对模块进行GO功能富集,将模块中与Si4g02810连通度高的基因作为关键基因,利用Cytoscape软件构建模块的网络图,共挖掘到了7个关键基因和7个候选基因,为后续深入探究谷子淀粉代谢途径提供分子基础和理论依据。5、基因Si4g02810编码乙烯合成途径中的关键酶ACC合成酶（ACS）,对谷子中5个ACS基因进行生物信息学分析,发现ACS基因包含3-4个外显子,蛋白氨基酸数目介于445～577之间,在顺式作用元件中发现了生长素、赤霉素、脱落酸等激素响应原件,表明乙烯与各种激素间存在相互调节的关系。6、根据种质资源种子吸水率数据,选择5个高吸水率品种和5个低吸水率品种,种子淀粉含量分析发现其与吸水率无线性关系。用扫描电镜观察极端品种籽粒淀粉粒发现,高吸水率品种其淀粉粒结构松散,而低吸水率品种其淀粉粒结构紧实,推测籽粒淀粉粒紧密程度可能与种子吸水有关。

关键词：谷子吸水率全基因组关联分析淀粉基因共表达网络分析

肝癌重测序数据整合以及肝癌关键致病基因的研究

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肝癌重测序数据整合以及肝癌关键致病基因的研究

作者：张攀华东师范大学

学位级别：硕士

研究背景：近几年,大量的研究对肝癌进行了全基因组或外显子组重测序,并找到了大量蛋白编码基因的突变。但是,这些研究只关注有限数量的肝癌候选基因,仍有很多重要的基因突变值得去进一步研究。主要发现：在这个研究中,我们主要整合了1... 详细信息

研究背景：近几年,大量的研究对肝癌进行了全基因组或外显子组重测序,并找到了大量蛋白编码基因的突变。但是,这些研究只关注有限数量的肝癌候选基因,仍有很多重要的基因突变值得去进一步研究。主要发现：在这个研究中,我们主要整合了13个不同来源的肝癌突变数据,从而找出肝癌发生相关的关键致病基因和高频突变基因。我们共找出45个肝细胞癌关键致病基因（突变率＞5%）,包括众所周知的癌症基因TP53、CTNNB1、 AXINl以及最近发现的肝细胞癌相关基因COL11A1、USH2A、LRPIB、ALB、 GRPR98等,其中TNN、PCLO、RYR2、MUC4为未被报道过的肝细胞癌高频突变基因（＞10%）。在进一步预后分析中,7个基因同时在生存分析和Cox比例风险模型分析中显示与肝细胞癌预后显著相关。通过基因共表达网络分析和富集分析,我们共找到8条富集显著的突变通路和26种基因富集显著的突变功能,主要与细胞转移、转录、复制、免疫反应等功能相关。结论：以上这些肝癌致病相关基因的发现为肝癌治疗提供了潜在靶标。同时,我们的工作表明对同一主题的研究进行整合分析既可以增强结果的统计学强度,又能重新发现被单个研究所掩盖的具有生物学意义的事件或信息。这种类型的生物信息学方法能让研究者更好地利用激增的生物数据,加速癌症等复杂疾病的攻克。

关键词：肝癌肝细胞癌关键致病基因预后分析基因共表达网络分析

microRNA在肝内胆管癌中的作用机制研究

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microRNA在肝内胆管癌中的作用机制研究

作者：张灵玥上海师范大学

学位级别：硕士

肝内胆管癌（Intrahepatic cholangiocarcinoma,ICC）系指起源于肝内二级以上胆管被覆上皮的一种原发性肝癌。近二十年间,全球范围内ICC的发病率和死亡率均显著升高,更重要的是,ICC发病率最高的区域在泰国及东亚其它地区。micro RNA是... 详细信息

肝内胆管癌（Intrahepatic cholangiocarcinoma,ICC）系指起源于肝内二级以上胆管被覆上皮的一种原发性肝癌。近二十年间,全球范围内ICC的发病率和死亡率均显著升高,更重要的是,ICC发病率最高的区域在泰国及东亚其它地区。micro RNA是一类很重要的调控基因,通过作用于m RNA使其降解和翻译抑制导致基因（m RNA）沉默。近年来,micro RNA被广泛用于肿瘤的研究中,是提早发现癌变的关键性因素。本文目的在于通过生物统计的方法,找出某些ICC的影响因子,为人类疾病的预防和个性化治疗提供理论支持。本文使用GEO网站上的一套ICC芯片数据（GSE32958）。首先根据配对原则,处理数据得到显著（p＜0.05）上调或下调的micro RNA调控基因的关系,也即靶向关系;接着进行Pearson相关性分析,选取显著相关（p＜0.05）的靶向相关性关系。接下来是建立加权共表达网络（WGCNA）获得靶基因模块,使用相关矩阵数据得到基因网络结构的邻接函数,计算所有不同节点的差异系数,然后构建分层聚类系统树（hierarchical clustering tree）,设定阈值找出靶基因模块。最后选取秩号为1（即包含最多靶基因）的模块使用DAVID软件进行Fisher精确检验来得出与ICC显著相关的因子。最终得到106个在统计上显著富集的GO term（即功能类别）,以及5条与ICC显著相关的KEGG pathway（通路）。在已有相关文献报道中进行验证,发现Focal adhesion,Pathways in cancer这两条通路确与ICC相关。而通路Axon guidance,ECM-receptor interaction,Regulation of actin cytoskeleton在已有的文献中被验证与癌症相关,但目前没有与ICC相关的文献报道。因此这三条通路将留给今后的实验人员来验证,并期待能够为今后的药物研究提供新的研究方向。

关键词： microRNA 肝内胆管癌基因共表达网络分析聚类分析 Fisher精确检验