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权重基因共表达网络分析在生物医学中的应用 被引量:14
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作者 刘伟 李立 +1 位作者 叶桦 屠伟 《生物工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第11期1791-1801,共11页
高通量生物监测方法可以同时检测同一样本的上千个参数,其在生物医学中的应用越来越广泛,但如何系统地分析并从高通量数据中挖掘有用信息,仍是一项重要的课题。网络生物学的出现使人们对复杂生物系统有了更深刻的理解,组织/细胞功能执... 高通量生物监测方法可以同时检测同一样本的上千个参数,其在生物医学中的应用越来越广泛,但如何系统地分析并从高通量数据中挖掘有用信息,仍是一项重要的课题。网络生物学的出现使人们对复杂生物系统有了更深刻的理解,组织/细胞功能执行具有模块化特点。目前,相关网络(Correlation network)被越来越多地应用于生物信息学,权重基因共表达网络分析(Weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)是描述样品基因表达相关模式的一种系统生物学工具。在此,对WGCNA在疾病分型及预后、发病机制和其他相关领域研究进展作一个较为系统的综述。首先,对WGCNA的原理、分析流程和优势缺点进行总结。其次,介绍如何用WGCNA研究疾病、正常组织、药物、进化和基因组注释。最后,结合新高通量技术展望WGCNA应用新空间。以期科研工作者能够对WGCNA的应用有所了解。 展开更多
关键词 权重基因共表达网络分析 高通量技术 疾病 正常组织 药物 进化 基因组注释
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Identify the signature genes for diagnose of uveal melanoma by weight gene co-expression network analysis 被引量:10
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作者 Kai Shi Zhi-Tong Bing +4 位作者 Gui-Qun Cao Ling Guo Ya-Na Cao Hai-Ou Jiang Mei-Xia Zhang 《International Journal of Ophthalmology(English edition)》 SCIE CAS 2015年第2期269-274,共6页
AIM: To identify and understand the relationship between co-expression pattern and clinic traits in uveal melanoma, weighted gene co-expression network analysis(WGCNA) is applied to investigate the gene expression lev... AIM: To identify and understand the relationship between co-expression pattern and clinic traits in uveal melanoma, weighted gene co-expression network analysis(WGCNA) is applied to investigate the gene expression levels and patient clinic features. Uveal melanoma is the most common primary eye tumor in adults. Although many studies have identified some important genes and pathways that were relevant to progress of uveal melanoma, the relationship between co-expression and clinic traits in systems level of uveal melanoma is unclear yet. We employ WGCNA to investigate the relationship underlying molecular and phenotype in this study.METHODS: Gene expression profile of uveal melanoma and patient clinic traits were collected from the Gene Expression Omnibus(GEO) database. The gene co-expression is calculated by WGCNA that is the R package software. The package is used to analyze the correlation between pairs of expression levels of genes.The function of the genes were annotated by gene ontology(GO).RESULTS: In this study, we identified four co-expression modules significantly correlated with clinictraits. Module blue positively correlated with radiotherapy treatment. Module purple positively correlates with tumor location(sclera) and negatively correlates with patient age. Module red positively correlates with sclera and negatively correlates with thickness of tumor. Module black positively correlates with the largest tumor diameter(LTD). Additionally, we identified the hug gene(top connectivity with other genes) in each module. The hub gene RPS15 A, PTGDS, CD53 and MSI2 might play a vital role in progress of uveal melanoma.CONCLUSION: From WGCNA analysis and hub gene calculation, we identified RPS15 A, PTGDS, CD53 and MSI2 might be target or diagnosis for uveal melanoma. 展开更多
关键词 weighted gene co-expression network analysis microarray data gene ontology
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应用“GSEA-WGCNA-验证”整合策略分析类风湿关节炎肝肾亏虚证的生物标志物研究 被引量:4
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作者 陈文佳 巩勋 +5 位作者 刘蔚翔 李培豪 姜泉 刘维 林娜 张彦琼 《北京中医药大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期599-606,共8页
目的应用基因集富集分析(GSEA)和加权基因共表达网络分析(WGCNA)发现类风湿关节炎(RA)肝肾亏虚证的候选生物标志物,并进行临床验证,探讨RA肝肾亏虚证的生物学基础。方法临床收集RA肝肾亏虚证(3例)、7个非肝肾亏虚证(各3例)及健康志愿者(... 目的应用基因集富集分析(GSEA)和加权基因共表达网络分析(WGCNA)发现类风湿关节炎(RA)肝肾亏虚证的候选生物标志物,并进行临床验证,探讨RA肝肾亏虚证的生物学基础。方法临床收集RA肝肾亏虚证(3例)、7个非肝肾亏虚证(各3例)及健康志愿者(4名)的全血样本,开展转录组学测序。以健康志愿者为对照,筛选RA肝肾亏虚证的差异表达基因集进行富集分析和功能注释。以RA非肝肾亏虚证患者和健康志愿者为对照,对转录组表达谱开展GSEA和WGCNA联用挖掘,将获取的关键差异表达基因作为RA肝肾亏虚证的候选生物标志物。利用独立临床验证集样本(每组≥12例)对候选生物标志物的表达水平进行qPCR检测,采用受试者操作特征(ROC)曲线等评价其辨证效能。结果RA肝肾亏虚证的差异表达基因富集于“免疫-炎症”相关通路、细胞调控相关通路和代谢相关通路,同时,还参与肝肾发育和代谢等生物过程。转录组表达谱的GSEA富集结果表明,与非肝肾亏虚证组相比,肝肾亏虚证组的差异表达基因更明显地参与肝功能(脂质、血液)代谢调节,肾功能(水盐、激素)代谢调节和神经系统调节相关的作用通路。WGCNA分析使转录组表达谱的17010个基因被分为了19个特征模块,其中3个特征模块与肝肾亏虚证呈明显正相关(r>0.300,P<0.05),其生物功能以“免疫-炎症”调节为主。整合GSEA和WGCNA分析结果后,选取变异系数、作用通路和生物模块代表性均排名前50%的3个关键基因[花生四烯酸5-脂氧合酶(ALOX5)、含Patatin样磷脂酶结构域蛋白8(PNPLA8)及抗沉默功能1(ASF1A)]作为RA肝肾亏虚证的候选生物标志物。验证结果显示:ALOX5、PNPLA8和ASF1A的辨证敏感度分别为88.89%、100.00%和100.00%,特异度分别为84.51%、76.47%和78.69%,准确度分别为85.00%、79.49%和80.00%,精确度分别为88.89%、100.00%和100.00%,ROC曲线下面积值分别为0.860、0.910和0.900� 展开更多
关键词 类风湿关节炎 肝肾亏虚证 转录组学 基因集富集分析 加权基因共表达网络分析 花生四烯酸5-脂氧合酶 含Patatin样磷脂酶结构域蛋白8 抗沉默功能1
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纤维肌痛综合征生物标记物的筛选及免疫细胞浸润分析
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作者 刘雅妮 杨静欢 +5 位作者 陆慧慧 易玉芳 李智翔 欧阳福 吴璟莉 魏兵 《中国组织工程研究》 CAS 北大核心 2025年第5期1091-1100,共10页
背景:纤维肌痛综合征作为常见风湿病,其发病与中枢敏化及免疫异常有关,但具体过程尚未阐明,缺乏特异性诊断标志物,不断探索该病的发病机制具有重要的临床意义。目的:基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)等生物信息学方法和机器学习算法... 背景:纤维肌痛综合征作为常见风湿病,其发病与中枢敏化及免疫异常有关,但具体过程尚未阐明,缺乏特异性诊断标志物,不断探索该病的发病机制具有重要的临床意义。目的:基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)等生物信息学方法和机器学习算法筛选纤维肌痛综合征潜在的诊断相关标志基因,并分析其免疫细胞浸润特征。方法:对来自基因表达综合数据库(GEO)的纤维肌痛综合征数据集转录谱进行差异分析和WGCNA分析,整合筛选出差异共表达基因,进一步采用机器学习套索回归(LASSO)算法、支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)机器学习算法来识别核心生物标志物,并绘制受试者工作特征(ROC)曲线以评估诊断价值。最后,采用单样本基因集富集分析(ssGSEA)和基因集富集分析(GSEA)评估纤维肌痛综合征的免疫细胞浸润情况及通路富集。结果与结论:①对GSE67311数据集按照log2|(FC)|>0,P<0.05的条件进行差异分析后获得8个下调的差异表达基因;进行WGCNA分析后获得正相关性最高(r=0.22,P=0.04)的模块(MEdarkviolet)内含基因497个,负相关性最高(r=-0.41,P=6×10-5)的模块(MEsalmon2)内含基因19个;将差异表达基因与WGCNA的2个高相关性模块基因取交集,获得7个基因。②对上述7个基因进行LASSO回归算法筛选出4个基因,进行SVM-RFE机器学习算法筛选出5个基因,两者取交集后确定了3个核心基因,分别为重组1号染色体开放阅读框150蛋白(germinal center associated signaling and motility like,GCSAML)、整合素β8(Integrin beta-8,ITGB8)和羧肽酶A3(carboxypeptidase A3,CPA3);绘制3个核心基因的ROC曲线下面积分别为0.744,0.739,0.734,提示均具有很好的诊断价值,可作为纤维肌痛综合征的生物标志物。③免疫浸润分析结果显示,与对照组相比纤维肌痛综合征患者记忆B细胞、CD56 bright NK细胞和肥大细胞显著下调(P<0.05),且与上述3个生物标志物显著正相关(P 展开更多
关键词 纤维肌痛综合征 生物信息学 机器学习 免疫浸润 加权基因共表达网络分析 套索回归 支持向量机递归特征消除算法 单样本基因集富集分析 基因集富集分析
应用加权基因共表达网络分析识别肝细胞癌发生和进展过程中关键通路和基因作用研究
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作者 徐思洁 秦浩 张振华 《实用肝脏病杂志》 CAS 2024年第4期599-602,共4页
目的探讨肝细胞癌(HCC)发生进展过程中功能富集通路和关键基因表达。方法从基因表达数据库(GEO)下载HBV感染不同阶段和正常对照肝脏转录组数据,构建基因网络并使用加权基因共表达网络分析(WGCNA)将基因分类为不同的模块,对相关模块中的... 目的探讨肝细胞癌(HCC)发生进展过程中功能富集通路和关键基因表达。方法从基因表达数据库(GEO)下载HBV感染不同阶段和正常对照肝脏转录组数据,构建基因网络并使用加权基因共表达网络分析(WGCNA)将基因分类为不同的模块,对相关模块中的基因进行富集分析。应用GEO数据集进一步验证重要基因水平。结果共6145个组间差异基因参与构建加权基因共表达网络,被分为9个模块,进一步描绘了从肝脏早期病变到肿瘤的进化轨迹,从正常组织到癌组织过程中的细胞增殖、DNA损伤修复和细胞衰老相关通路线性激活;随疾病进展,脂质代谢和凝血等肝脏功能相关通路逐渐受到抑制;在肿瘤发生前,慢性炎症期免疫相关通路被激活,后期逐渐趋向于抑制状态;共鉴定出3个重要衰老相关基因,即CCNA2、UBE2C和ANAPC1,并在外部数据集验证了这3个基因水平变化;进一步分析显示上述3个基因水平与肝癌患者不良预后密切相关(P<0.05)。结论通过生物信息学分析,我们初步确定了肝癌发生和进展过程中潜在途径和重要参与基因,为诊断和治疗干预提供了潜在的靶标。 展开更多
关键词 肝细胞癌 加权基因共表达网络分析 基因集富集分析 癌发生机制
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基于WGCNA和机器学习筛选帕金森病免疫相关关键基因
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作者 黄一铭 王爱民 +4 位作者 王凤琳 徐雅琪 张文婧 石福艳 王素珍 《中南大学学报(医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期207-219,共13页
目的:在帕金森病的发病过程中,免疫系统的异常激活和炎症反应起着重要作用。然而,目前对于免疫相关关键基因在帕金森病发生和发展中的具体作用和作用机制的了解仍然有限。本研究旨在通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expres... 目的:在帕金森病的发病过程中,免疫系统的异常激活和炎症反应起着重要作用。然而,目前对于免疫相关关键基因在帕金森病发生和发展中的具体作用和作用机制的了解仍然有限。本研究旨在通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)和机器学习筛选帕金森病免疫相关关键基因。方法:从基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库下载基因芯片数据,采用WGCNA筛选出与帕金森病相关的重要基因模块;将重要模块中的基因导出,绘制帕金森病重要相关基因与免疫相关基因的韦恩图,从而筛选出帕金森病免疫相关基因。采用基因本体(gene ontology,GO)分析和京都基因和基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)深入分析免疫相关基因的功能及参与的信号通路。通过R语言的CIBERSORT包进行免疫细胞浸润分析。采用生物信息学方法和3种机器学习方法[最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归、随机森林(random forest,RF)和支持向量机(support vector machine,SVM)]对筛选出的帕金森病免疫相关基因进行进一步筛选研究,绘制4种方法筛选的差异表达基因的韦恩图,筛选交集基因即中心节点(hub node,hub)基因。通过STRING数据库搜索帕金森病hub基因的下游蛋白质,绘制蛋白质互作网络图。结果:筛选出帕金森病重要模块基因中与免疫相关的基因218个,其中45个为上调基因,50个为下调基因。富集分析结果显示218个基因主要在免疫系统对外来物反应和病毒感染通路富集。免疫浸润分析结果表明,CD4^(+)T细胞、NK细胞、CD8^(+)T细胞、B细胞在帕金森病患者样本中的浸润百分率较高,静息NK细胞、静息CD4^(+)T细胞在帕金森病患者样本中显著浸润。4种方法筛选出的hub基因为ANK1基因。交集基因蛋白质互作网络分析结果显示,ANK1基因翻译表达 展开更多
关键词 加权基因共表达网络分析 机器学习 帕金森病 免疫 ANK1基因
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基于加权基因共表达网络分析和机器学习筛选脓毒症免疫抑制特征基因及其靶向中药活性成分预测
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作者 林文杰 吴慧萍 《创伤与急诊电子杂志》 2024年第1期40-52,共13页
目的本研究通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)和多种机器学习方法识别脓毒症免疫抑制特征基因,并预测其靶向中药活性成分。方法从美国国家生物技术信息中心基因表达综合数据库中下载GSE1... 目的本研究通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)和多种机器学习方法识别脓毒症免疫抑制特征基因,并预测其靶向中药活性成分。方法从美国国家生物技术信息中心基因表达综合数据库中下载GSE182522数据集,使用Bioconductor的“limma”软件包提取出差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),对DEGs进行京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopediaofgenesandgenomes,KEGG)通路和基因本体论(geneontology,GO)富集分析,同时采用WGCNA,以及最小绝对收缩和选择算子(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归、支持向量机递归特征消除(support vector machine-recursive feature elimination,SVM-RFE)、弹性网络回归分析3种机器学习法筛选出脓毒症免疫抑制特征基因。随后,构建受试者操作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC curve,简称ROC曲线)验证特征基因的诊断效能,并绘制箱线图展示特征基因的表达模式。选取SPF级BALB/c小鼠39只,采用随机数字表法将小鼠随机分为脓毒症免疫正常组(n=20)和脓毒症免疫抑制组(n=19)。盲肠结扎穿孔术构建脓毒症小鼠模型,在术后12h取脓毒症免疫正常组小鼠的外周血,术后24 h取脓毒症免疫抑制组小鼠的外周血。采用逆转录定量聚合酶链反应(reverse transcription quantitative polymerase chain reaction,RT-qPCR)检测两组小鼠TRBV7-2的表达情况,验证TRBV7-2的诊断效能。最后,通过分子对接技术预测特征基因潜在靶点中药活性成分。结果共筛选出445个DEGs,其中上调基因173个,下调基因272个。DEGs主要富集于氮代谢、胆汁分泌、胃酸分泌3条信号通路,分子功能的正调控、细胞对含氧化合物的反应、细胞对含氮化合物的反应、对肽的响应、葡萄糖输入的调控等生物过程,质膜蛋白复合体、T细胞受体复合物、细胞侧膜等细胞组分,核苷三磷酸酶调节活性 展开更多
关键词 脓毒症 免疫抑制 加权基因共表达网络分析 机器学习 特征基因 靶向中药
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空间与加权基因共表达分析揭示跨种属的缺血性心力衰竭机制
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作者 张桢淳 李永唯 +4 位作者 吴亚婷 张来海 吴海燕 谢佳丽 朱鸿明 《中国动脉硬化杂志》 CAS 2024年第4期310-318,共9页
[目的]从空间与基因共表达网络的角度揭示跨种属的缺血性心力衰竭机制。[方法]从美国国立生物技术信息中心基因表达数据库(NCBI-GEO)中检索获得GSE210374和GSE57338高通量测序数据,利用R语言软件程序包分析筛选在心肌梗死大鼠不同心肌... [目的]从空间与基因共表达网络的角度揭示跨种属的缺血性心力衰竭机制。[方法]从美国国立生物技术信息中心基因表达数据库(NCBI-GEO)中检索获得GSE210374和GSE57338高通量测序数据,利用R语言软件程序包分析筛选在心肌梗死大鼠不同心肌区域中差异表达基因(DEG)以及缺血性心力衰竭患者与健康对照者的心肌样本间的DEG,分析共同基因的分区域表达情况。利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选心肌梗死相关的基因并进行富集分析,构建蛋白质-蛋白质相互作用网络(PPI)筛选核心基因(HG)。[结果]在心肌梗死大鼠和正常对照组中共筛选出4835个差异基因,在缺血性心力衰竭患者和正常对照样本共筛选出51个差异基因,揭示心肌梗死后左心室心肌梗死区(I区)、边缘区(BZ区)及远端区(R区)的代表性基因集。空间表达分析发现两个种属样本:在每个心肌分区均有20个共表达基因,其中16个在3个分区均有表达,在I区、BZ区和R区特异表达的基因数分别为2、0和2个。富集分析显示:各分区的共表达基因功能各异,I、BZ区与胶原纤维组装、应激诱导的心肌细胞肥大、下调c-Jun氨基末端激酶(JNK信号)与细胞增殖等功能以及补体信号通路相关;而I、R区则富集于Wnt和胶原结合;作为非缺血的远端R区,共表达基因显著富集于细胞外基质的抗压性、细胞溶解以及抑制T细胞增殖等功能。此外值得注意的是:3个分区的共表达基因的产物大部分位于细胞外空间和细胞外基质当中,提示可能存在活化的细胞分泌与互作调控。进一步PPI分析提示无孢蛋白(ASPN)、骨诱导因子(OGN)和ⅩⅣ型胶原蛋白α链(COL14A1)基因可能是前述机制的核心基因。[结论]大鼠和人类缺血性心力衰竭的共性机制涉及补体与凝血级联信号、Wnt等多种信号通路;可能与细胞外基质、外泌体介导的细胞凋亡密切相关;ASPN、OGN和COL14A1可能� 展开更多
关键词 心肌梗死 心功能衰竭 生物信息学 差异表达基因 加权基因共表达网络分析
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基于加权基因共表达网络分析的动脉粥样硬化中铁死亡核心基因及其与免疫浸润细胞的关系研究
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作者 方柔柔 杨启帆 +5 位作者 韩若冰 邬东东 孙娜 李娟 徐守竹 赵晶 《实用心脑肺血管病杂志》 2024年第3期62-69,76,共9页
目的 基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选动脉粥样硬化(AS)中铁死亡核心基因,并分析其与免疫浸润细胞的关系。方法 从基因表达综合(GEO)数据库下载AS转录组数据集GSE100927[筛选出颈动脉样本41个,包含12个健康对照者的颈动脉样本(... 目的 基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选动脉粥样硬化(AS)中铁死亡核心基因,并分析其与免疫浸润细胞的关系。方法 从基因表达综合(GEO)数据库下载AS转录组数据集GSE100927[筛选出颈动脉样本41个,包含12个健康对照者的颈动脉样本(对照组)和29个AS患者的颈动脉样本(AS组)]。从FerrDb数据库下载铁死亡相关基因(FRG),去除重复基因后,最终纳入了564个FRG。利用R软件(版本4.2.3)进行数据预处理、差异表达基因(DEG)筛选、WGCNA,通过在线String数据库进行蛋白质-蛋白质相互作用网络(PPI)分析及确定核心基因,比较GSE100927中对照组和AS组核心基因表达水平,并分析GSE20129和GSE226790中核心基因表达水平,同时进行单样本基因集富集分析(ssGSEA)及免疫浸润分析。结果 共筛选出了508个DEG。网络拓扑分析结果显示,软阈值为2。共识别到5个基因模块,其中绿松石色基因模块与AS相关性最强(r=-0.96,P<0.001),该基因模块共包含15 087个基因。将绿松石色基因模块中的基因、FRG、DEG取交集,共得到17个交集基因。PPI分析结果显示,构建出1个含有17个节点、60条边的PPI网络图;核心基因分别为IL1B、CTSB、HMOX1、CDKN2A、ALOX5。在GSE100927中,AS组IL1B、CTSB、HMOX1、CDKN2A、ALOX5表达水平高于对照组(P<0.05);在GSE20129中,AS组IL1B、HMOX1表达水平高于对照组(P<0.05);在GSE20129中,对照组与AS组CDKN2A、ALOX5表达水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);在GSE226790中,对照组与AS组CTSB表达水平比较,差异无统计学意义(P>0.05)。ssGSEA结果显示,IL1B、CTSB、HMOX1、CDKN2A、ALOX5主要涉及铁死亡、脂肪消化吸收等机制。AS组静息CD4记忆T淋巴细胞、浆细胞表达水平低于对照组,活化肥大细胞、单核细胞、滤泡辅助性T淋巴细胞、记忆B细胞表达水平高于对照组(P<0.05)。相关性分析结果显示,IL1B表达水平与活化肥大细胞、中性粒细胞表达水平呈正相关, 展开更多
关键词 动脉粥样硬化 加权基因共表达网络分析 铁死亡 核心基因 免疫浸润细胞
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基于加权基因共表达网络和癌症基因组图谱临床数据分析并鉴定肝细胞癌的Hub基因研究
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作者 陈超 陈天翔 +5 位作者 刘钱伟 张秩 王欢欢 吴平平 高磊 于照祥 《中国全科医学》 CAS 北大核心 2024年第32期4050-4059,共10页
背景 肝细胞癌(HCC)是全球常见的癌症相关死亡的第三大原因,约占所有原发性肝癌病例的90%,其复发率和死亡率较高,目前发生的分子机制仍不清楚。目的 探索HCC潜在的分子机制,发掘新的生物标志物。方法 从TCGA数据库下载RNA-seq表达数据... 背景 肝细胞癌(HCC)是全球常见的癌症相关死亡的第三大原因,约占所有原发性肝癌病例的90%,其复发率和死亡率较高,目前发生的分子机制仍不清楚。目的 探索HCC潜在的分子机制,发掘新的生物标志物。方法 从TCGA数据库下载RNA-seq表达数据和临床相关信息,通过差异基因表达分析正常肝脏组织与HCC组织的差异基因;对差异表达基因进行富集分析;基于TCGA中HCC的基因表达数据概况,使用WGCNA R包建立共表达网络,进行加权基因共表达网络分析(WGCNA),选择具有临床意义的模块,并筛选候选Hub基因;进一步分析候选Hub基因在HCC组织和正常肝脏组织显著差异表达、与HCC患者总体生存期和无病生存期是否显著相关,最终确定Hub基因;通过人类蛋白质图谱数据库对Hub基因蛋白表达进行验证。结果 本研究的基因表达数据来自50个正常肝脏组织样本和373个HCC组织样本。通过差异基因表达分析发现7 230个在HCC和正常肝脏组织之间差异表达的基因(HCC中3 691个上调基因和3 539个下调基因)。富集分析表明,上调的差异表达基因主要参与细胞周期调控和有丝分裂过程;下调的差异表达基因主要参与小分子代谢和有机酸代谢等过程。WGCNA确定了19个与HCC患者临床特征相关基因模块,通过分析模块与临床特征之间的关系,筛选出青色模块和紫色模块。青色模块基因中同时与患者总生存期和无病生存期强烈相关的前两个基因为VPS45和FAM189B;紫色模块基因中同时与患者总生存期和无病生存期强烈相关的前两个基因分别为CLEC1B和FCN3,因此将VPS45、FAM189B、CLEC1B和FCN3确定为最终的Hub基因。人类蛋白质图谱数据库免疫组织化学染色显示:VPS45和FAM189B在HCC组织中的表达高于正常肝脏组织,FCN3在HCC组织中的表达低于正常肝脏组织,CLEC1B在HCC组织和正常肝脏组织中表达差异不明显。结论 初步确定VPS45、FAM189B、C 展开更多
关键词 肝细胞 加权基因共表达网络分析 Hub基因 分子靶向治疗
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基于生物信息学分析骨肉瘤的关键基因和qRT-PCR实验验证
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作者 李威材 秦刚 +5 位作者 苏国威 刘金富 肖世富 刘俊良 范以东 吴广涛 《实用肿瘤杂志》 CAS 2024年第4期344-355,共12页
目的利用生物信息学方法筛选出与骨肉瘤(osteosarcoma,OS)相关的关键基因,以作为OS的潜在诊断标志物和新治疗靶点。方法从基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库中检索下载2个符合本研究的OS相关数据集(GSE16088和GSE42572)... 目的利用生物信息学方法筛选出与骨肉瘤(osteosarcoma,OS)相关的关键基因,以作为OS的潜在诊断标志物和新治疗靶点。方法从基因表达综合(Gene Expression Omnibus,GEO)数据库中检索下载2个符合本研究的OS相关数据集(GSE16088和GSE42572),共包括21例OS组织样本和14例正常骨组织样本。对数据集进行矫正分析鉴定出差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)。通过加权基因共表达网络分析方法(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)与DEGs筛选出交集基因。对交集基因进行疾病本体论(Disease Ontology,DO)、基因本体论(Gene Ontology,GO)、京都基因与基因组百科全书分析(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)和蛋白互作(protein-protein interaction,PPI)网络分析。采用受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线评估该PPI网络degree排名前10位的Hubbe基因的表达水平对OS患者的诊断效能,并以另一个OS数据集GSE19276对Hubbe基因进行验证筛选出关键基因。分析关键基因与浸润性免疫细胞的相关性。收集2020年9月1日至2022年6月30日于广西中医药大学第一附属医院住院手术的4例OS患者的OS组织及其癌旁组织,采用实时荧光定量聚合酶链式反应(real-time quantitative polymerase chain reaction,qRT-PCR)对关键基因进行实验验证。结果在OS组织与正常骨组织中共筛选出687个DEGs(上调基因523个和下调基因164个)。WGCNA关键模块基因2338个。DEGs与WGCNA关键模块基因共有交集基因545个。DO富集分析结果表明,DEGs与WGCNA结果的交集基因主要与泌尿系统癌症、肾癌、生殖细胞癌、肌肉骨骼系统癌症和胚胎癌等癌症相关。GO富集结果表明,交集基因主要参与骨化的形成、细胞外基质组织和生物矿物组织发育等生物学过程。KEGG通路富集在磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B,PKB,又名Akt)信号通路、过� 展开更多
关键词 骨肉瘤 生物信息学 差异表达基因 加权基因共表达网络分析 QRT-PCR 脯氨酰4-羟化酶亚单位α1 整合素αⅤ
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加权基因共表达网络分析联合差异表达基因分析法鉴定重度抑郁症关键基因
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作者 佘细虹 曾智 何月婷 《内科》 2024年第3期302-307,共6页
目的 应用加权基因共表达网络分析(WGCNA)联合差异表达基因(DEG)分析法鉴定重度抑郁症(MDD)的关键基因。方法 从基因表达数据库中获取MDD患者和健康志愿者死后脑组织mRNA微阵列数据。应用WGCNA和DEG分析法筛选与MDD最显著相关的模块和D... 目的 应用加权基因共表达网络分析(WGCNA)联合差异表达基因(DEG)分析法鉴定重度抑郁症(MDD)的关键基因。方法 从基因表达数据库中获取MDD患者和健康志愿者死后脑组织mRNA微阵列数据。应用WGCNA和DEG分析法筛选与MDD最显著相关的模块和DEG,对WGCNA模块基因和DEG进行基因本体论富集分析和京都基因与基因组百科全书通路富集分析,取WGCNA模块基因与DEG的交集,绘制受试者工作特征曲线评估交集基因诊断MDD的能力。结果 最终获得10个基因(FLJ20021、FLJ30058、NNAT、MRPS12、KCNK4、TROVE2、MESP1、MIF、TMEM93、SYNGR1),均具有良好诊断MDD的潜力。结论 FLJ20021、FLJ30058、NNAT、MRPS12、KCNK4、TROVE2、MESP1、MIF、TMEM93、SYNGR1可作为辅助诊断MDD的生物标志物。 展开更多
关键词 重度抑郁症 加权基因共表达网络分析 生物标志物 差异表达基因 受试者工作特征曲线
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转移性结直肠癌患者总生存期的相关新基因APOH、KNG1和FGG 被引量:2
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作者 侯志娟 文普帅 《中国医科大学学报》 CAS 北大核心 2023年第2期126-131,共6页
目的 通过生物信息学方法探讨结直肠癌转移的分子机制,为结直肠癌转移提供潜在的治疗靶点。方法 从高通量基因表达数据库(GEO)下载GSE41568数据集,用Limma软件包筛选转移性和原发性结直肠癌的差异表达基因;通过加权基因共表达网络分析(W... 目的 通过生物信息学方法探讨结直肠癌转移的分子机制,为结直肠癌转移提供潜在的治疗靶点。方法 从高通量基因表达数据库(GEO)下载GSE41568数据集,用Limma软件包筛选转移性和原发性结直肠癌的差异表达基因;通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)筛选与结直肠癌不同转移部位相关的核心模块和核心基因;使用STRING和Cytoscape构建蛋白质-蛋白质相互作用(PPI)网络;利用PROGgenesV2数据库进行预后分析。通过基因集富集分析(GSEA)预测基因参与结直肠癌的潜在分子机制。结果 共获得1 159个差异表达基因,由703个上调基因和456个下调基因组成。共表达模块中,前50个核心基因的基因本体(GO)功能富集分析表明,基因主要与创伤反应和急性炎症反应相关。通过PPI网络筛选的3个核心基因APOH、KNG1和FGG对结直肠癌患者的预后有显著影响。结论 APOH、KNG1和FGG与结直肠癌患者的预后呈负相关,这些基因有望成为结直肠癌的诊断生物标志物或治疗靶点。 展开更多
关键词 结直肠癌 转移 差异表达基因 加权基因共表达网络分析
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外周血差异表达基因用于慢性主观性耳鸣客观分型的可行性研究:以高频耳鸣为例
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作者 黎志成 方必兴 +3 位作者 谢津 王心怡 周靖诗 曾祥丽 《中华耳鼻咽喉头颈外科杂志》 CSCD 北大核心 2024年第7期727-734,共8页
目的探讨联合加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis,WGCNA)及随机森林算法构建基于外周血差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)的主观性耳鸣客观分型模型的可行性。方法2019年10月至2020... 目的探讨联合加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network Analysis,WGCNA)及随机森林算法构建基于外周血差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)的主观性耳鸣客观分型模型的可行性。方法2019年10月至2020年6月期间,对中山大学附属第三医院37例慢性主观性高频耳鸣患者(代偿型21例,失代偿型16例)及20名健康志愿者通过高通量测序获得外周血DEGs。采用WGCNA构建不同表达模式的基因模块,并分析各自与耳鸣特征之间的关系。随后采用随机森林算法构建分型模型,并通过受试者工作特征曲线下面积(area under the curve,AUC)、准确度和F1-score对分型性能进行评价。结果12351个组间DEGs被分成9个基因模块,其中MEblue、MEgreen和MEbrown与健康志愿者组呈负相关,MEpink与耳鸣困扰组呈正相关。基于MEblue及MEpink分别构建"耳鸣-正常"及"代偿-失代偿"分型模型,AUC均>0.80,准确度均>90%,F1-score均>0.90,分型性能良好。结论外周血DEGs是慢性主观性耳鸣客观分型的潜在生物学指标,而WGCNA和随机森林算法的联合应用是构建慢性主观性耳鸣客观分型模型的可行方案。但模型的外延、跨数据集性能的验证,以及模型算法的优化仍需进一步探索并完善。 展开更多
关键词 耳鸣 主观性 分型模型 基因表达 差异 加权基因共表达网络分析 随机森林算法
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WGCNA Reveals Key Roles of IL8 and MMP-9 in Progression of Involvement Area in Colon of Patients with Ulcerative Colitis 被引量:5
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作者 Xue LIN Jin LI +3 位作者 Qiu ZHAO Jue-rong FENG Qian GAO Jia-yan NIE 《Current Medical Science》 SCIE CAS 2018年第2期252-258,共7页
Ulcerative colitis (UC) is a chronic inflammatory disease and its involvement area in colon is influenced by a complex network of gene interactions. We analyzed the weighted gene co-expression networks in mieroarray... Ulcerative colitis (UC) is a chronic inflammatory disease and its involvement area in colon is influenced by a complex network of gene interactions. We analyzed the weighted gene co-expression networks in mieroarray dataset from colonic mucosa of patients with UC and identified one gene co-expression module that was highly associated with the progression of involved area in UC colon (Pearson coefficient=0.81, P〈0.0001). In total, 523 hub genes in this module were found to be involved in immune system process after enrichment analysis in Gene Ontology. By the STRING and Cytoscape analysis, we observed that interleukin-8 (IL- 8) and matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) were centered in the network of hub genes. We then detected the expression of IL-8 and MMP-9 in mucosa from left-sided colon of patients using quantitative PCR and immunofluorescence assay respectively. Both quantitative PCR and immunofluorescence assay revealed the expression levels of IL-8 and MMP-9 were significantly different among the healthy controls, left-sided colitis group and pancolitis group (P〈0.05). IL-8 and MMP-9 were detected with an enhanced expression in pancolitis as compared with leftsided colitis and healthy controls, respectively (P〈0.05). This study demonstrates that immune system process is indispensable in the progression of disease in colon, and identifies that IL-8 and MMP-9 play potential critical roles for the progression. 展开更多
关键词 ulcerative colitis weighted gene co-expression network analysis INTERLEUKIN-8 matrix metalloproteinase-9
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荷斯坦奶牛肝脏组织中与泌乳时期及繁殖力相关的基因共表达网络构建
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作者 张志飞 唐雪颖 +4 位作者 闵力 童雄 陈卫东 巨向红 李大刚 《畜牧兽医学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期528-539,共12页
旨在运用加权基因共表达网络分析技术(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)筛选出荷斯坦奶牛(Bos taurus)肝脏组织中与泌乳时期及繁殖力相关的基因。本研究采用GEO数据库中的GSE62159数据集,该数据集分别包含高繁殖力... 旨在运用加权基因共表达网络分析技术(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)筛选出荷斯坦奶牛(Bos taurus)肝脏组织中与泌乳时期及繁殖力相关的基因。本研究采用GEO数据库中的GSE62159数据集,该数据集分别包含高繁殖力(分泌到配种的平均时间间隔为85.6 d,n=24)和低繁殖力(分泌到配种的平均时间间隔为113.8 d,n=24)健康荷斯坦母牛在妊娠后期、泌乳初期和泌乳中期的肝脏组织转录组数据,使用R语言中的WGCNA包对该数据集进行共表达分析。将所得到的模块与不同泌乳时期以及不同繁殖力进行关联分析,得到目标模块,再依据连接度选择出排名前30的基因作为枢纽基因(Hub基因),对Hub基因进行功能富集分析,使用String网站构建出模块的蛋白互作网络(PPI),并使用Cytoscape软件筛选出Hub基因与蛋白互作分析(PPI)网络核心基因的交集,最终得到肝脏中与泌乳时期及繁殖力相关的目标基因。研究共得到14个模块,其中tan、greenyellow两个模块与泌乳时期相关,black模块与繁殖力相关。对hub基因进行富集分析后,发现肝脏中与泌乳早期相关基因功能主要包括:有物质的合成代谢途径、脂质脂蛋白的基因表达、蛋白质的合成到分泌等;与泌乳中期相关基因功能主要包括:疾病、机体的炎症反应、免疫反应以及急性期等;与繁殖力相关基因功能主要包括:胰岛素抵抗、子宫内膜癌以及癌症等。筛选到的12个肝脏中与泌乳早期相关的目标基因有RPN1、SEC 61A1、SEC 61B、SEC 61G、SSR1、SSR3、STT 3A、DAD1、DDOST、ERLEC1、HM 13和OSTC;6个与泌乳中期相关的目标基因有ITGAL、ITGB2、LAPTM5、PTPRC、C 3AR1和CTSS;4个与繁殖力相关的目标基因有:PDS 5A、ROCK1、AQR和LTN 1。本研究使用WGCNA、PPI、基因功能富集等生物信息学方法,鉴定得到荷斯坦奶牛肝脏中与泌乳时期、繁殖力相关的目标基因,并对目标基因进行了功能富集分 展开更多
关键词 荷斯坦奶牛 肝脏 泌乳 繁殖性能 加权基因共表达网络分析
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口腔鳞状细胞癌免疫相关预后风险模型的构建与验证
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作者 赵娇 隋佰延 +1 位作者 刘昕 阮敏 《上海口腔医学》 CAS 2024年第4期345-353,共9页
目的:分析口腔鳞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)中差异表达的免疫相关核心基因,构建OSCC患者的免疫相关预后风险模型。方法:对癌症基因组图谱(the cancer genome atlas,TCGA)数据库内的OSCC患者RNA测序数据进行加权基因共表达... 目的:分析口腔鳞癌(oral squamous cell carcinoma,OSCC)中差异表达的免疫相关核心基因,构建OSCC患者的免疫相关预后风险模型。方法:对癌症基因组图谱(the cancer genome atlas,TCGA)数据库内的OSCC患者RNA测序数据进行加权基因共表达网络分析,识别免疫相关模块和关键基因。采用单因素Cox回归分析和生存分析,筛选与免疫预后相关的核心基因,构建OSCC的免疫相关预后风险模型;进一步采用Kaplan-Meier分析、受试者工作特征曲线和来自外部GSE41613数据集评估该预后风险模型的预测能力。应用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)检测OSCC患者肿瘤组织样本中8个免疫预后核心基因的表达,计算风险评分,评估该评分与肿瘤浸润深度间的相关性。采用SPSS 21.0软件包对数据进行统计学分析。结果:成功构建基于8个免疫预后核心基因(CSF2RA、CLEC4C、COL5A3、CTSG、EDNRA、GPC4、GUCY1A2和ANGPT2)的口腔鳞癌预后风险模型。Kaplan-Meier分析、受试者工作特征曲线和外部GSE41613数据集验证显示,该模型具有良好的预后预测效能。基于该模型计算的OSCC患者的风险评分与肿瘤浸润深度呈正相关,表明该模型同时具有预测OSCC潜在风险的能力。结论:基于8个免疫预后核心基因构建的预后风险模型具有预测OSCC患者预后的能力,有望成为口腔鳞癌免疫防治的重要参考。 展开更多
关键词 口腔鳞状细胞癌 加权基因共表达网络分析 免疫预后相关基因 预后风险模型
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外阴鳞状细胞癌关键基因的筛选及免疫浸润分析
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作者 申杨 段子博 +5 位作者 谭展望 楚健子 祝佩芹 李艳青 李国雷 林晓华 《天津医科大学学报》 2024年第5期391-398,共8页
目的:利用生物信息学方法筛选外阴鳞状细胞癌(VSCC)的关键基因及分析免疫浸润特征。方法:从GEO数据库中下载VSCC相关基因表达数据,应用差异表达基因(DEGs)分析和加权基因共表达网络分析筛选出共同的DEGs,对DEGs进行富集分析。采用STRIN... 目的:利用生物信息学方法筛选外阴鳞状细胞癌(VSCC)的关键基因及分析免疫浸润特征。方法:从GEO数据库中下载VSCC相关基因表达数据,应用差异表达基因(DEGs)分析和加权基因共表达网络分析筛选出共同的DEGs,对DEGs进行富集分析。采用STRING数据库和Cytoscape软件构建蛋白互作(PPI)网络,并通过4种算法筛选出关键基因,进行关键基因GSEA分析。应用CIBERSORT分析VSCC相关免疫细胞浸润特征及关键基因与免疫细胞的相关性。结果:共筛选出182个DEGs,DO富集主要涉及生殖器官良性肿瘤、结缔组织癌等疾病;GO和KEGG富集结果主要与表皮发育、角质化包膜、氧化应激、免疫细胞迁移等有关;PPI网络中有65个节点,90条边,筛选出6个关键基因,S100A7、SPRR2B、SPRR2G、CASP14、CDSN、ESR1,共同富集到了细胞周期、蛋白酶体信号通路。免疫浸润分析结果显示,与对照组相比,VSCC组初始B细胞、静息CD4^(+)T记忆细胞下调(均P<0.05),记忆B细胞、调节性T细胞、活化的NK细胞、巨噬细胞M0型、静息肥大细胞、活化的肥大细胞、嗜酸性粒细胞、中性粒细胞上调(均P<0.05)。Spearman相关性分析显示,S100A7、SPRR2G、CASP14、CDSN均与γδT细胞呈负相关(均P<0.05),与巨噬细胞M0型呈正相关(均P<0.05);ESR1与巨噬细胞M0型呈负相关(P<0.05),与静息CD4^(+)T记忆细胞呈正相关(P<0.05);S100A7、CASP14与静息CD4^(+)T记忆细胞呈负相关(均P<0.05);SPRR2G、CDSN与CD8^(+)T细胞呈负相关(均P<0.05)。结论:S100A7、SPRR2B、SPRR2G、CASP14、CDSN、ESR1可能是VSCC潜在的生物标志物,长期慢性炎症刺激导致表皮终末分化过程异常可能是VSCC发生、发展的关键因素。 展开更多
关键词 外阴鳞状细胞癌 加权基因共表达网络分析 差异表达基因 富集分析 免疫浸润
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生物信息学联合机器学习筛选幽门螺杆菌相关萎缩性胃炎的生物标志物
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作者 卜凡靖 《中国医学工程》 2024年第7期9-14,共6页
目的利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)、机器学习算法筛选幽门螺杆菌相关萎缩性胃炎(HPAG)潜在的生物标志物。方法下载基因表达数据库中包含HPAG和无幽门螺杆菌感染(nonHP)的胃组织转录组数据进行差异分析,对差异表达基因(DEGs)进行... 目的利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)、机器学习算法筛选幽门螺杆菌相关萎缩性胃炎(HPAG)潜在的生物标志物。方法下载基因表达数据库中包含HPAG和无幽门螺杆菌感染(nonHP)的胃组织转录组数据进行差异分析,对差异表达基因(DEGs)进行基因集富集分析(GSEA)。整合WGCNA结果和DEGs,筛选HPAG相关基因。利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)等机器学习方法筛选HPAG的潜在生物标志物,提取生物标志物的表达量进行组间比较。结果共获得213个DEGs,主要富集在胆固醇代谢、脂肪的消化吸收等信号通路。机器学习算法筛选出AF的潜在生物标志物S100钙结合蛋白G(S100G)。HPAG样本中S100G表达水平高于nonHP样本。结论HPAG发病涉及胆固醇代谢、脂肪的消化吸收等信号通路,S100G在HPAG胃组织中表达显著增高,可能成为HPAG治疗的新靶点。 展开更多
关键词 萎缩性胃炎 幽门螺杆菌 加权基因共表达网络分析 机器学习 生物标志物
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基于加权基因共表达网络分析和机器学习算法探究葡萄糖代谢参与缺血性脑卒中的机制及其关键基因
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作者 王曼曼 宁文华 +4 位作者 王海明 刘伊滢 李思颖 高京 魏向阳 《实用心脑肺血管病杂志》 2024年第5期72-77,82,共7页
目的基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)和机器学习算法探究葡萄糖代谢参与缺血性脑卒中(IS)的机制及其关键基因。方法本实验时间为2022年11月—2023年6月。从GEO数据库GPL6883平台下载IS芯片数据集GSE16561,其包括39例IS患者(IS组)和2... 目的基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)和机器学习算法探究葡萄糖代谢参与缺血性脑卒中(IS)的机制及其关键基因。方法本实验时间为2022年11月—2023年6月。从GEO数据库GPL6883平台下载IS芯片数据集GSE16561,其包括39例IS患者(IS组)和24例健康受试者(对照组)外周血的总RNA表达谱数据,对其进行预处理,基于WGCNA筛选与IS组相关性最强的模块内基因,将其与在GeneCards数据库选取的相关性得分>5分的基因取交集,得到IS葡萄糖代谢相关基因并对其进行基因本体论(GO)功能富集分析。基于蛋白质相互作用(PPI)网络分析,采用机器学习算法[随机森林(RF)、支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)算法]筛选IS葡萄糖代谢关键基因。比较GSE16561中IS组和对照组IS葡萄糖代谢关键基因表达量,同时绘制IS葡萄糖代谢关键基因诊断IS的ROC曲线,通过曲线下面积(AUC)评估其诊断效能。结果WGCNA共得到了11个基因共表达模块,其中棕色模块与IS组相关性最强(r=0.56,P=2×10^(-6)),其共包含461个基因。GeneCards数据库中相关性得分>5分的基因共2386个,将其与棕色模块基因取交集,共得到85个IS葡萄糖代谢相关基因。GO功能富集分析结果显示,IS葡萄糖代谢相关基因主要涉及的生物学过程(BP)为对肽的反应、对肽激素的反应、细胞碳水化合物代谢过程,主要涉及的细胞成分(CC)为富含纤维胶凝蛋白1的颗粒、分泌颗粒腔、细胞质囊泡腔,主要涉及的分子功能(MF)为类泛素蛋白连接酶结合、磷蛋白结合、蛋白酶结合。PPI网络分析结果显示,得到了1个包含12个基因的核心模块。将RF算法以及SVM-RFE算法得到的关键基因取交集,最终得到4个IS葡萄糖代谢关键基因,分别为MMP9、STAT3、ITGAM、TLR2。IS组MMP9、STAT3、ITGAM、TLR2表达量高于对照组(P<0.05)。ROC曲线分析结果显示,MMP9、STAT3、ITGAM、TLR2诊断IS的AUC分别为0.855[95%CI(0.762~0.948)]、0.872[95%CI 展开更多
关键词 缺血性卒中 葡萄糖代谢 加权基因共表达网络分析 机器学习 关键基因
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