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益气活血方对大鼠肺组织基因表达谱的影响
目的 用数字化基因表达谱分析益气活血方作用前后大鼠肺组织基因表达的变化,了解益气活血方作用的分子机制.方法 Wistar大鼠20只,随机分为中药组与对照组各10只.中药组大鼠每日灌胃益气活血方1 mL,对照组大鼠每日灌胃蒸馏水1mL,两组均于6、12周末随机处死5只大鼠,取其右肺,并提取肺组织总mRNA,经过处理后进行数字化基因表达谱分析,对比两组基因差异表达情况.结果 中药组、对照组在6周末的差异表达基因有1338个,上调基因为705个,下调基因为633个；上调基因主要与细胞分裂增殖相关,下调基因主要与脂代谢、炎症因子相关.12周末差异基因有2001个,上调基因为775个,下调基因为1226个.上调基因主要与免疫、DNA损伤修复相关,下调基因主要与脂代谢、炎症因子、纤维化功能相关.结论 益气活血方可以调控脂代谢、炎症因子、免疫功能、DNA损伤修复、纤维化相关基因的表达,具有一定抗辐射功能,对机体有性保护作用.
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酒精性肝炎差异基因及其miRNA的研究
目的 探讨差异基因及miRNA功能在酒精性肝炎发病机制中的作用. 方法 取酒精性肝炎及健康对照者两组外周血RNA,应用基因芯片技术获得差异基因(miRNA).随机方差模型计算每个基因(miRNA)的显著性水平(P值)和误判率(FDR),构建差异基因共表达网络和miRNA基因调控网络,并分析其在疾病中的作用. 结果 两组间共发现差异表达的基因1123个,差异表达的miRNA 13个.具有显著性表达的上调基因322个,下调基因169个.差异基因共表达网络的节点基因为MAPK10、RAP1A、ADCY8、CBL、SOCS1.miRNA基因调控网络中关键miRNA为:hsa-miR-570、hsa-miR-29、chsa-miR-1228*、hsa-miR-99a*、hsa-miR-1299、hsa-miR-326.结论 酒精性肝炎的发生与发展是一个多基因参与、多miRNA调控的复杂过程.差异基因及miRNA参与调控的生物学过程或功能包括:细胞凋亡、生物信号传导、癌基因激活、免疫应答等.
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基于高通量芯片对强直性脊柱炎的生物信息学分析
目的 运用生物信息分析工具筛选出强直性脊柱炎(ankylosing spondylitis,AS)相关的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)并进行文献挖掘.方法 从GEO数据库中检索获取AS患者的芯片数据,通过GEO2R进行DEGs的筛选,运用DAVID数据库对筛选获得的DEGs行基因富集和通路分析,通过STRING数据库构建蛋白相互作用(protein-protein interaction,PPI)网络,并采用Cytoscape软件行进一步分析.结果 共筛选出190个差异基因,其中上调的基因75个,下调的基因115个.GO分析显示差异表达基因主要涉及炎症反应、白细胞迁移、胞外区、细胞外结构域、细胞外区域、细胞外基质、脂蛋白颗粒结合和碳水化合物结合等功能簇;KEGG分析提示其在包括类风湿性关节炎和细胞因子-细胞因子受体相互作用等通路中富集;运用STRING数据库构建蛋白相互作用网络;运用Cytoscape筛选出CXCR4、SELL、CD79A、MMP3、CD68、ADIPOQ、CCL19、IL-7R、IL-1 β、MYH14、APOE和FCGR3A等12个连接度高基因,并运用iRegulon插件挖掘得到ETS1、GATA3和IRF8等41个作用于上述12个核心基因的转录因子.结论 新发现的12个核心基因和41个转录因子可能在AS的致病机制中起重要作用,并可能成为防治AS的新靶点.
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约氏疟原虫红外期发育相关基因的研究
目的 寻找约氏疟原虫红外期发育相关基因,进行序列分析并推测其功能.方法 分别提取约氏疟原虫感染大鼠(IL)和正常大鼠(UL)肝脏总RNA,根据疟原虫基因A+T含量高(＞70%)的特点,设计可选择性扩增约氏疟原虫基因的G+C含量为40%的引物,采用差异显示PCR(differential display RT-PCR,DD-PCR)技术进行扩增,筛选差异片段,经TA克隆后测序并进行序列分析.结果 找到6个与约氏疟原虫红外期发育相关基因(PyHs4、PyHs5、PyHs6、PyHs7、PyHs8、PyHs9);其中PyHs4与约氏疟原虫乙酰葡萄糖胺磷酸变位酶(phosphoacetylglucosamine mutase,AGM)具有相似性,PyHs5与约氏疟原虫红细胞膜蛋白3(erythrocyte membrance protein,PyHs5)具有同源性,PyHs6、PyHs7、PyHs8、PyHs9为功能未知基因.结论 应用DD-PCR技术成功扩增了与约氏疟原虫红外期发育相关基因,为进一步的重组表达进行功能和疫苗研究奠定基础.
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顺铂耐药相关基因的筛选、验证及生物信息学分析
目的 筛选并验证卵巢上皮癌和肺腺癌顺铂耐药的共同差异基因并进行生物信息学分析.方法 从基因表达数据库GEO中下载卵巢上皮癌和肺腺癌顺铂耐药芯片数据GSE33482和GSEI08214,用R语言软件筛选差异基因并分析得到共同差异基因.运用Metascape进行富集,运用STRING构建蛋白互作网络并使用Cytoscape筛选关键基因.运用实时荧光定量PCR (qRT-PCR)验证关键基因的mRNA表达水平.运用Kaplan-Meier Plotter绘制关键基因的生存曲线.结果 筛选得到295个表达上调和176个表达下调的共同差异基因.共同差异基因主要富集于细胞损伤修复、辅助性T淋巴细胞17(Th17)细胞分化、磷脂酰肌醇-3-激酶/丝苏氨酸蛋白激酶(PI3K-Akt)信号通路、细胞黏附、轴突导向和细胞因子间受体相互作用.蛋白互作网络筛选得到10个关键差异基因,qRT-PCR结果显示除HSPB1外其余9个关键基因表达情况与芯片结果一致.生存曲线显示GNG4和PRKCA基因的高表达导致卵巢癌和肺腺癌患者的生存率均明显降低.结论 GNG4和PRKCA基因的表达与卵巢上皮癌及肺腺癌细胞顺铂耐药及患者的总生存率均密切相关,有望成为逆转顺铂耐药和改善患者预后的生物学新靶标.
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基于GEO甲状腺癌芯片数据的生物信息学分析
目的 用生物信息学分析方法挖掘甲状腺癌的关键基因并探索其发病机制.方法 从公共基因芯片数据库(GEO)中下载3组甲状腺癌表达谱芯片数据,采用R软件筛选甲状腺肿瘤组织与癌旁组织差异表达基因,对差异表达基因作GO富集分析 、KEGG通路分析 、蛋白质相互作用(PPI)网络分析,利用Cytoscape建立PPI互作模块.结果 (1)经差异分析得到差异表达基因383个,其中上调基因217个,下调基因166个.(2)GO富集结果显示,上调基因主要富集在细外基质组织 、胶原纤维组织 、调节细胞增殖等生物学过程,下调基因主要富集在调节脂肪细胞分化 、肾发育 、内分泌系统发育等生物学过程.(3)KEGG信号通路结果显示,上调基因主要参与ECM受体相互作用 、磷脂酰肌醇3-激酶-丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(PI3K-Akt)信号通路 、血小板活化等信号通路,下调基因主要参与癌症转录失调 、甲状腺激素合成 、TGF-β 信号通路等信号通路.(4)基于String数据库型筛选出CDC6、AURKA、FEN1、MCM4和MYC 5个degree得分较高的中心基因,Cytoscape软件MCODE插件共筛选出显著模块3个,涉及基因主要富集在DNA复制 、细胞周期等信号通路.结论 本研究获取了5个与甲状腺癌发生 、发展相关的关键基因,包括CDC6、AURKA、FEN1、MCM4和MYC.这些基因主要是参与DNA复制 、细胞周期 、PI3K-Akt信号通路 、ECM受体相互作用等与甲状腺癌相关的生物过程发挥作用.
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基因芯片技术在子宫内膜癌研究的应用进展
基因芯片技术发展至今十余年来在科学界产生了巨大的影响,这种一次性分析成百上千个基因的方法为肿瘤的基础研究及转化研究提供了新的途径.本文分别从特征基因的筛选、基因表达谱分析、基因分型及早期诊断和疗效预测等方面就目前基因芯片技术在子宫内膜癌中的应用进展作一简要综述.
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卒中大鼠脑组织抑制性差减文库的构建
目的:建立抑制性差减文库为获得差异表达基因提供方法.方法:提取正常组及卒中发作组大鼠全脑组织总RNA,分离出mRNA.两组mRNA反转录合成cDMA.实验组称为tester,对照组称为driver.限制性内切酶RsaI消化产生平端.将tester cDNA分成两份,分别连接不同的接头(Adaptor),driver cDNA不连接接头.tester cDNA连接好接头以后,再和driver进行两轮杂交.第一次PCR时仅有连接不同接头的双链cDNA分子可以呈指数扩增.然后采用巢式引物进行第二次PCR,进一步减少PCR产物的背景,强化差异表达序列.结果:总RMA经甲醛变性凝胶电泳紫外光下可见28S、18S条带清晰,28S:18S比值约为1.5:1,未见降解.双链cDMA经RsaI消化,cDNA片段变小.已经扣除的cDMA,GAPDH晚5个～15个循环出现条带,说明差减文库得到了有效扣除.结论:建立大鼠卒中发作及正常大鼠脑组织两个抑制性差减文库,为我们下一步研究卒中相关基因提供了方便.
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应用生物信息学筛选肾透明细胞癌差异表达基因
目的 通过生物信息学分析方法对基因芯片数据进行分析,筛选肾透明细胞癌相关的靶基因并进行验证.方法 从GEO中下载编号为GSE15641的基因芯片,获得23例正常肾组织样本和32例肾透明细胞癌组织样本,使用R软件读取原始数据并预处理,分析差异表达基因(DEGs),然后对这些DEGs进行聚类分析和功能富集分析,构建了蛋白质相互作用网络,进一步从网络中筛选核心基因,后从转录水平和预后来验证分析结果.结果 肾透明细胞癌组织和正常肾组织差异表达基因共1 203个,其中上调基因660个,下调基因543个,DEGs可以将肾癌和正常肾组织明显区分,随后的生物信息学分析表明,小分子代谢过程和代谢途径显著丰富.通过蛋白互作(PPI)网络筛选出PLG、ALB、MMP9、VEGFA、EGF、EGFR等6个核心基因,进一步数据库验证表明,这6个基因在肾透明细胞癌中的表达均有明显差异,且其中PLG和MMP9与患者预后相关.结论 筛选出的核心基因可能对肾透明细胞癌进展的分子机制的解释有一定帮助,并且可能用作肾透明细胞癌的治疗靶点和诊断靶标.
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肾透明细胞癌相关基因及通路的筛选及生物信息学分析
目的 运用生物信息学方法鉴别肾透明细胞癌(ccRCC)发生发展过程中的潜在靶基因及信号通路.方法 从GEO网站下载基因芯片GSE53000的数据集,用R软件识别肾透明细胞癌和正常肾组织之间的差异表达基因,并对差异表达基因进行层次聚类分析.然后用DAVID网站对差异基因进行基因本体(Gene ontology)分析和KEGG通路富集分析,后用STRING网站和Cytoscape软件构建蛋白-蛋白互作(PPI)网络,同时从中筛选出具有意义的模块,并将其中的基因作为枢纽基因.结果 与 正常肾组织相比,共计1 175个基因在肾透明细胞癌中差异表达,其中533个基因高表达,642个基因低表达.基因本体分析显示与这些差异基因相关度高的10个生物学过程分别是细胞粘附、白细胞迁移以及炎症反应等,KEGG分析结果显示显著的10条信号通路包括补体和凝血级联通路、细胞粘附分子通路以及细胞因子-细胞因子受体互作通路.从PPI网络中共挑选出20个枢纽基因,其中有12个与炎症反应过程相关.结论 被鉴别出来的12个基因很有可能在肾透明细胞癌的发病过程中发挥重要的作用,可能在将来被用作人类肾透明细胞癌的治疗靶点和/或诊断标志物.
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应用全基因组芯片技术筛选人卵巢癌SKOV3卡铂耐药细胞系差异表达基因
目的:应用基因芯片技术筛选人卵巢癌细胞株中卡铂耐药相关基因.方法:采用人类全基因组表达谱芯片对卵巢癌耐卡铂细胞SKOV3/CB和亲本细胞SKOV3进行差异基因的筛选和分析;用半定量逆转录聚合酶联反应(RT-PCR)对部分芯片结果进行核对验证.结果:共分离筛选出差异基因233个,SKOV3/CB比SKOV3上调的差异基因共有163个,SKOV3比SKOV3/CB上调的差异基因共有70个.这些差异基因按其功能主要可以分为以下几类:物质转运、药物代谢、DNA修复、凋亡、离子通道、转移迁徙、细胞增殖和周期调控及一些未知功能基因.差异基因ANXA6、UGDH和TWIST2的表达情况与基因芯片检测结果一致.结论:卵巢癌的多药耐药是一个多种基因参与的复杂过程.基因芯片技术是一高效筛选多药耐药相关基因的方法,ANXA6、UGDH和TWIST2等基因可能与卵巢癌的多药耐药机制相关.
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Affymetrix基因芯片测序技术分析垂体对大鼠椎动脉型颈椎病模型的调控机制
目的 分析椎动脉型颈椎病(CSA)模型大鼠垂体组织差异基因表达谱变化,探讨垂体对CSA 的调控机制.方法 将10只SPF级雄性Wistar大鼠随机分为模型组和正常组,采用复合造模法建立CSA模型,模型成功后取垂体组织,提取总RNA,用全基因芯片检测基因表达谱,筛选差异基因,进行基因本体论(GO)、信号通路分析差异基因在信号通路上的富集程度、分子功能和生物学过程.结果 与正常组比较,差异基因表达谱分析显示:差异基因总数为321个(|fold change︱ ＞2,P＜0.05),其中表达上调的基因有203个,下调的有118个;富集的GO功能共有1294条,涉及对细胞间信号转导活性的调节、神经细胞功能的调节、对外界刺激的应激反应及凝血功能的调节、血管形成的调节以及调节内膜系统、细胞周期等;参与调节的信号通路共有145条,包括脂肪细胞因子信号通路、TGF-β信号通路、AMPK信号通路、PPAR信号通路、Wnt信号通路、MAPK信号转导通路等.结论 垂体对CSA的调控主要通过对炎性刺激、免疫调节、椎动脉功能及内膜系统等的调节实现.
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染氟成釉细胞差异表达基因的初步筛选
目的 利用基因芯片技术筛选染氟成釉细胞的差异表达基因,以观察氟对离体成釉细胞基因表达的影响,探讨氟牙症发病过程中的基因变化,为进一步从分子水平研究氟牙症的发病机制提供线索.方法 利用基因芯片分别检测离体培养的成釉细胞和经5mg/L的氟化钠处理48h后的成釉细胞的基因表达谱,并利用生物信息学方法对检测结果进行分析.结果 实验组相对于对照组上调2倍以上的基因数为379个,下调2倍以上的基因数为1014个,差异基因涉及细胞的生物过程调节、细胞的分化、代谢、细胞器、细胞内组分、金属离子的结合、DNA的结合、受体活性、磷酸酶活性、信号转导活性、蛋白质结合作用、转移酶活性、组织的矿化等方面.结论 氟化物影响了成釉细胞内基因的表达,氟牙症的发生可能不仅仅是个理化过程,可能与多个生物调节机制有关.
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基因表达系列分析技术及其应用
基因表达系列分析(Serial Analysis of GeneExpression,SAGE)是近几年来发展起来的一种全基因组基因表达分析和寻找差异基因的新技术,能同时对大量的转录物进行定性和定量分析,可以同时反映正常或异常等不同功能状态下细胞整个基因组基因的全貌,特别对低丰度表达基因有较高的检测结果,因而具有重要的应用价值.它不但能快速详细地同时分析成千上万个基因转录子的丰富信息,还能发现新基因.SAGE是目前较为成熟的用于全基因组基因分析的方法,经过数年的探索,SAGE受到广泛关注,显示出广阔前景.本文简介SAGE技术的基本原理、操作方法、应用前景、优缺点.
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基因芯片技术在肿瘤研究中的应用
Microarray)，是近几年发展起来的一项前沿生物技术，是指采用原位合成或直接点样的方法将DNA片段或寡核苷酸片段排列在硅片、玻璃等介质上形成微阵列，待检样品用荧光分子标记后，与微阵列杂交，通过荧光扫描及计算机分析即可获得样品中大量的基因序列及表达信息，以达到快速、高效、高通量地分析生物信息的目的。基因芯片能将cDNA文库中的已知和未知序列固定于玻片上，可同时检测比较生物样品中多个已知或未知的序列表达状况，向研究者报告所要比较样品中的差异基因，为进一步有效地进行基因测序和鉴定功能提供线索和范围。因此，近年来被越来越多的肿瘤生物学家用来分析比较肿瘤组织与相应正常组织之间基因表达的差异，以期发现肿瘤组……
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基于GEO数据库对骨关节炎滑膜差异基因的筛选及生物信息学分析
目的:利用生物信息学对骨关节炎与正常关节滑膜间差异基因进行分析,探索骨关节炎的发病机制.方法:从GEO数据库下载关节滑膜基因芯片数据库,利用GEO2R筛选出差异基因,DAVID 6.7数据库对差异基因进行功能GO分析及KEGG信号通路分析,String-db数据库构建蛋白之间的相互作用网络图(PPI),并采用Cytoscape 3.6.1软件获取关键靶基因.结果:GEO2R共筛选出差异基因490个,包含上调基因61个,下调基因429个,其主要涉及细胞分化、细胞生长、骨骼肌器官发育、cAMP反应等生理过程,且主要富集在细胞外基质受体互作、近端肾小管重吸收碳酸氢盐、胃酸分泌、催产素、环磷酸腺苷/蛋白激酶G、脂肪细胞因子信号通路中.从PPI网络中共获取13个关键靶基因,包含FOS、SMARCA4、SOCS3、LEP、FBXO32、MYOD1、TRIM63、SMARCA2、CALB1、MAPK12、ADIPOQ、TTN、EGR1.结论:利用生物信息学从不同角度揭示骨关节炎与正常关节滑膜间差异基因潜在特征,为骨关节炎的治疗提供新的思路.
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基于高通量测序的热疗对鼻咽癌CNE2细胞转录组基因表达的影响
目的:探讨热疗对鼻咽癌CNE2细胞转录组基因表达的影响,并对与鼻咽癌相关的差异表达基因进行初步的筛选,为热疗治疗鼻咽癌的机制研究提供依据.方法:将鼻咽癌CNE2细胞分为空白组和实验组.实验组CNE2细胞恒温水浴42℃,1 h后,继续培养24 h.提取总RNA并构建文库,用高通量Ilumina HiSeqTM2500测序平台进行样本的转录组测序,利用IPA软件进行数据分析,对转录组测序结果进行参考基因组注释、比对,并使用基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)富集分析方法对差异表达基因进行功能富集分析.结果:利用高通量转录组测序技术得到3184个差异表达基因,其中2712个上调差异表达基因,472个下调差异表达基因.差异基因涉及92条信号通路和476个上游调控分子.上游调控分子的类型包括了生长因子、转录调节因子、细胞因子、跨膜受体、激酶、肽酶、细胞核受体、微小核糖核酸、生长因子二聚体结构等.GO和KEGG富集分析结果显示差异表达基因显著富集细胞生长、细胞外基质的组成、胞外结构组织、迁移等肿瘤相关生物进程,并参与多条与癌症相关的信号通路.结论:综上结果说明热疗对鼻咽癌CNE2细胞所产生的影响不是单纯的抑制和杀伤作用,同时也刺激CNE2细胞产生了内部应力来抵抗外部因素对自身的打击.这种应激作用涉及了许多基因和细胞信号通路,终作用就是促进自身肿瘤细胞的增殖、转移、抑制自身细胞的凋亡并促进肿瘤血管的形成.本次测序所筛选的差异基因和信号通路为热疗治疗鼻咽癌的作用机制研究提供一定的科研基础和研究思路.
