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肿瘤组织基本特征与肿瘤诊治策略
1
作者 莫显明 《四川大学学报(自然科学版)》 北大核心 2026年第1期1-10,共10页
在实验与临床实践中,肿瘤组织是评估肿瘤起源、发展、进展、诊断、治疗方案及预后的研究对象。本文旨在通过总结肿瘤组织解析结果,揭示人肿瘤细胞的基本特征。对人类肿瘤组织细胞中基因表达的分析显示,肿瘤细胞表达的基因数量不仅反映了... 在实验与临床实践中,肿瘤组织是评估肿瘤起源、发展、进展、诊断、治疗方案及预后的研究对象。本文旨在通过总结肿瘤组织解析结果,揭示人肿瘤细胞的基本特征。对人类肿瘤组织细胞中基因表达的分析显示,肿瘤细胞表达的基因数量不仅反映了mRNA拷贝数,还揭示了癌基因与抑癌基因的表达情况,这表明肿瘤细胞的基因表达并非受到严格调控。肿瘤细胞的基因表达包含预置基因表达谱和随机基因表达谱。最具特征的预置基因表达谱是肿瘤细胞沿来源细胞分化路径的分化基因表达谱;随机基因表达谱为肿瘤细胞提供了多种细胞状态、特性、行为及细胞反应性状,表现为多种性状如增殖、凋亡、自噬、静息等共存于一个肿瘤细胞,促使肿瘤细胞具备形成组织的能力,包括神经形成、血管形成、纤维组织形成和重塑、炎性反应与免疫逃逸等能力。基于肿瘤组织的这些特征,为未来肿瘤的诊断和治疗提供了一种新的模型:诊断需明确肿瘤良恶性及肿瘤细胞来源、分化状态与谱系;依据肿瘤细胞来源、分化状态及谱系,胁迫肿瘤细胞沿来源细胞分化路径分化为良性组织,变成错构瘤,可通过手术去除错构瘤,达到治愈肿瘤的目的。肿瘤组织的解析结果证明肿瘤是一类能被治愈的疾病。 展开更多
关键词 肿瘤组织 肿瘤细胞 预置基因表达谱 随机基因表达谱 胁迫分化
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襄阳地区高温大曲发酵过程中细菌群落演替与功能预测分析
2
作者 赵慧君 易宗伟 +4 位作者 王玉荣 倪慧 叶明波 郭壮 侯强川 《现代食品科技》 北大核心 2026年第2期86-95,共10页
本研究以采集的32份不同发酵时期高温大曲作为研究对象,采用16S rRNA测序技术对高温大曲发酵过程中细菌群落多样性进行了解析,并结合PICRUSt软件对细菌基因功能进行了预测。研究结果显示,不同发酵时期高温大曲细菌丰富度和群落结构差异... 本研究以采集的32份不同发酵时期高温大曲作为研究对象,采用16S rRNA测序技术对高温大曲发酵过程中细菌群落多样性进行了解析,并结合PICRUSt软件对细菌基因功能进行了预测。研究结果显示,不同发酵时期高温大曲细菌丰富度和群落结构差异显著(P<0.05),且随着发酵的进行,细菌丰富度呈现先上升后下降的趋势,在一次翻曲时达到最高。高温大曲发酵过程中共检测到3个优势细菌门和10个优势细菌属,在不同发酵时期样品中具有明显的群落演替,同时从所有样品中共检测到10个核心OTU,主要隶属于糖多孢菌属(Saccharopolyspora)、高温放线菌属(Thermoactinomyces)、芽孢杆菌属(Bacillus)、克罗彭斯特菌属(Kroppenstedtia)和慢生芽孢杆菌属(Lentibacillus),累积平均相对含量为52.62%。不同发酵时期高温大曲之间细菌微生物网络存在明显差异,其中一次翻曲样品的细菌群落复杂性较高且连通性较好,且岩石芽孢杆菌属(Scopulibacillus)和Bacillus是维持高温大曲发酵过程中微生物群落结构稳定的关键细菌属。新陈代谢是高温大曲发酵过程中的重要功能通路,包括能源生产和转化以及氨基酸、碳水化合物、脂质等生物大分子运输和代谢。该研究强化了人们对高温大曲发酵过程中细菌群落演替的认识,同时为相关企业制曲工艺的优化和产品品质的改善提供了有益参考。 展开更多
关键词 不同发酵时期 高温大曲 细菌群落 共现性网络 基因功能预测
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基于基因转录的企业新领域产品设计方法
3
作者 张琳 董霄 +3 位作者 林君晖 张振洋 伊晁辰 苏冉 《机械设计》 北大核心 2026年第1期213-220,共8页
为解决企业在新领域开发过程中面临产品的可识别特征转化与继承难题,提出一种指导新领域产品研发的设计方法。该方法基于产品造型设计视角,类比生物基因的转录与翻译机制,以设计要素的数据集合变量为节点,各节点间的相关性为边,构建融... 为解决企业在新领域开发过程中面临产品的可识别特征转化与继承难题,提出一种指导新领域产品研发的设计方法。该方法基于产品造型设计视角,类比生物基因的转录与翻译机制,以设计要素的数据集合变量为节点,各节点间的相关性为边,构建融合设计知识与用户偏好的产品造型基因调控网络;对造型方案进行组合,形成最终产品设计方案。以某公司正在研究开发的自动调度共享滑板车产品为例,通过构建造型矩阵,结合多目标优化算法得出产品进化最优解,在一定程度上提高产品造型设计的效率和质量,为新领域产品设计中的特征继承转化问题提供新思路。 展开更多
关键词 新领域产品设计 设计知识 产品造型基因调控网络 多目标优化
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加权基因共表达网络分析结合机器学习筛选及验证骨关节炎生物标记物
4
作者 张倩 黄东锋 《中国组织工程研究》 北大核心 2026年第5期1096-1105,共10页
背景:脂质代谢异常影响软骨细胞代谢,在骨关节炎的发生和进展中有着重要的作用,但目前其机制尚不明确。目的:采用加权基因共表达网络分析结合机器学习算法鉴定骨关节炎软骨细胞脂质代谢特征基因,并进行初步验证。方法:采用加权基因共表... 背景:脂质代谢异常影响软骨细胞代谢,在骨关节炎的发生和进展中有着重要的作用,但目前其机制尚不明确。目的:采用加权基因共表达网络分析结合机器学习算法鉴定骨关节炎软骨细胞脂质代谢特征基因,并进行初步验证。方法:采用加权基因共表达网络分析和微阵列数据的线性模型获得差异共表达基因,结合机器学习方法,最终筛选得到脂质代谢相关的特征基因。通过蛋白质互作网络分析,探究差异共表达基因的蛋白质互作网络关系;采用基因本体论和京都基因与基因组百科全书富集分析探索差异共表达基因所在信号通路;运用免疫相关性分析鉴定特征基因与免疫细胞浸润模式;体外分子实验验证特征基因的mRNA和蛋白表达水平。结果与结论:①经数据标准化处理和主成分分析、加权基因共表达网络分析和微阵列数据的线性模型获得高/低表达的差异共表达基因123和110个;②运用逻辑回归、随机森林和支持向量机3种机器学习算法筛选得到特征基因37个,最终得到2个脂质代谢相关的特征基因SMPD3和CYP4F3;③蛋白质互作网络分析显示SMPD3和CYP4F3蛋白相互作用均较低;④基因本体论结果显示差异共表达基因主要富集在中性粒细胞脱颗粒、中性粒细胞免疫反应和应答、中性粒细胞激活和白细胞脱颗粒等;而京都基因与基因组百科全书富集分析提示差异共表达基因主要涉及细胞外基质受体的作用和黏附等关键通路;⑤基于基因表达数据的细胞类型亚型鉴定分析显示8种免疫细胞在骨关节炎中具有显著差异;相关性分析显示SMPD3与静息态树突状细胞显著正相关(r=0.44,P=3.6×10^(-3)),与中性粒细胞显著负相关(r=-0.48,P=1.7×10^(-3));而CYP4F3与单核细胞和中性粒细胞显著正相关(r=0.76,P=7.6×10^(-9);r=0.73,P=6.0×10^(-8)),与T细胞滤泡辅助细胞和静息态树突状细胞显著负相关(r=-0.38,P=0.01;r=-0.38,P=0.01);⑥体外分子实验证明,在骨关节炎组SMPD3 mRNA和蛋白水平显著增高,而CYP4F3降低;⑦结果显示,骨关节炎软骨细胞脂质代谢特征基因SMPD3和CYP4F3可作为骨关节炎靶向治疗及软骨修复或退变的潜在生物标记物,为深入探究国人群体中脂质代谢异常与骨关节炎的关系及临床靶向治疗提供新策略。 展开更多
关键词 骨关节炎 脂质代谢 加权基因共表达网络分析 机器学习 靶向治疗 软骨修复或退变
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基于WGCNA的辣椒抗疫病关键基因的挖掘
5
作者 石凤岩 魏美君 +2 位作者 王秀雪 张曦 邹春蕾 《园艺学报》 北大核心 2026年第1期257-274,共18页
辣椒疫病是由辣椒疫霉菌侵染引起的一种极具破坏性的土传病害,严重制约辣椒生产。目前辣椒抗疫病的分子机制尚不清楚,抗性基因的挖掘和功能分析是抗病育种的基础和前提。通过前期筛选,获得了对辣椒疫霉菌1、2和3号生理小种均表现免疫性... 辣椒疫病是由辣椒疫霉菌侵染引起的一种极具破坏性的土传病害,严重制约辣椒生产。目前辣椒抗疫病的分子机制尚不清楚,抗性基因的挖掘和功能分析是抗病育种的基础和前提。通过前期筛选,获得了对辣椒疫霉菌1、2和3号生理小种均表现免疫性的辣椒高代自交系ZCM334,该品系在接菌后,所有植株没有任何感病症状。在接菌后不同时间点(0、12、24和48 h)采集ZCM334和感病材料Early Calwonder的根部样本,并进行转录组测序和加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)。共鉴定到17个共表达模块,其中4个与ZCM334抗疫病性呈显著正相关。功能富集分析结果显示,上述4个模块中的基因主要富集在植物激素信号转导、糖酵解、葡萄糖生成以及脂肪酸降解等代谢通路。对这4个模块作相关性分析,预测出12个可能与辣椒抗疫病相关的核心基因,其中包括6个已知功能基因(CA06g02420、CA06g08970、CA01g15560、CA09g14900、CA09g14910和CA09g15310)和6个新基因(novel.5608、novel.2732、novel.3300、novel.752、novel.2181和novel.12038),并构建了基因调控网络。qRT-PCR分析发现,这12个核心基因在ZCM334中显著高表达,且在接菌后24或48 h表达量最高。 展开更多
关键词 辣椒 辣椒疫霉菌 抗病性 基因共表达网络 基因挖掘 核心基因 代谢通路
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FGF信号途径介导鹿角杯形珊瑚水螅体高温脱离的分子机制探究
6
作者 王艺 余秋玉 +2 位作者 曾赛男 刘兆群 周智 《海洋学报》 北大核心 2026年第1期42-55,共14页
本研究从鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis)中鉴定并克隆了2个成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)基因,命名为PdFGF1和PdFGF17。序列分析结果表明,PdFGF1与Pd-FGF17分别编码195个和149个氨基酸,均含有信号肽和典型的... 本研究从鹿角杯形珊瑚(Pocillopora damicornis)中鉴定并克隆了2个成纤维细胞生长因子(fibroblast growth factor,FGF)基因,命名为PdFGF1和PdFGF17。序列分析结果表明,PdFGF1与Pd-FGF17分别编码195个和149个氨基酸,均含有信号肽和典型的FGF结构域,并具有β-折叠、η-环等拓扑结构。高等动物FGF家族分为FGF1、FGF4、FGF7、FGF8、FGF9、FGF11、FGF19等7个亚家族。多序列比对和系统进化树分析结果表明,PdFGF1属于FGF1亚家族,与人(Homo sapiens)FGF1的序列一致性为30.15%;PdFGF17属于FGF8亚家族,与人FGF1的序列一致性为29.36%。为进一步揭示Pd-FGF1和PdFGF17的生物学功能,本研究分析了高温诱导鹿角杯形珊瑚水螅体脱离的转录组数据,发现在水螅体高温脱离过程中FGF家族基因(PdFGF1、PdFGF2、PdFGF9、PdFGF17、PdFGF18、PdFGFR1、PdFGFR2、PdFGFR3及PdFGFR4)的表达水平显著上升,且FGF信号途径能够激活下游Ras/MAPK级联反应,驱动细胞骨架重构与细胞黏附调节;Cytoscape基因共表达网络分析还揭示FGF与珊瑚共肉(coenosarc)胞外基质(extracellular matrix,ECM)降解相关基因(ADAMTSs、COL21A1、CTSZ、P4HA等)存在显著共表达关系。综上,本研究发现高温激活了鹿角杯形珊瑚的FGF信号途径,促进了共肉组织ECM的降解,进而介导共肉裂解和水螅体脱离。 展开更多
关键词 成纤维细胞生长因子 水螅体脱离 热胁迫 加权基因共表达网络分析 基因克隆
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转录组学测序解析难治性高血压基因表达特征及核心差异基因
7
作者 姜彤 彭世靖 +3 位作者 王姗姗 王昱琪 赵文杰 杨雯晴 《遗传》 北大核心 2026年第1期76-86,共11页
难治性高血压(resistant hypertension,RH)是高血压疾病谱中危险类型之一,发病机制复杂。为探寻该病相关核心差异基因,本研究对2022年收集自山东中医药大学附属医院及山东大学第五人民医院的30份血液样本(10例高血压患者、10例RH患者、10... 难治性高血压(resistant hypertension,RH)是高血压疾病谱中危险类型之一,发病机制复杂。为探寻该病相关核心差异基因,本研究对2022年收集自山东中医药大学附属医院及山东大学第五人民医院的30份血液样本(10例高血压患者、10例RH患者、10名健康对照者)进行了转录组测序。利用DESeq2分析筛选出731个差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs),并通过加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)鉴定出2个与RH显著相关的模块(含1,944个基因)。将模块基因与DEGs取交集获得229个关键DEGs。基因本体(Gene Ontology,GO)分析显示,这些关键DEGs显著富集于药物分解代谢过程、血红蛋白复合体、过氧化物酶活性等条目;京都基因与基因组百科全书(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)通路分析表明,这些DEGs与VEGF信号通路和线粒体自噬等通路相关。进一步构建蛋白质-蛋白质互作(protein-protein interaction,PPI)网络,并运用Cytoscape软件的cytohubba插件整合12种算法筛选核心基因(取各算法前20名基因交集),初步确定GATA1、EPB42、ANK1、SNCA为核心差异基因。qRT-PCR验证结果证实GATA1与EPB42的表达变化与测序结果一致。该研究表明,RH的发生涉及多基因协同作用,核心基因(如GATA1、EPB42)及相关通路(如VEGF信号通路、线粒体自噬)的扰动可能在疾病进程中发挥重要作用,这为深入理解RH的病理机制提供了新线索。 展开更多
关键词 难治性高血压 转录组学 加权基因共表达网络分析
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藜麦GRAS基因家族的鉴定及其在生殖发育中的调控功能
8
作者 杨炀 张帅 +3 位作者 董陈文华 曾孟琼 林春 毛自朝 《浙江农业学报》 北大核心 2026年第1期35-53,共19页
GRAS基因家族在植物生长发育与逆境响应中具有重要调控功能,但目前尚未见其在藜麦(Chenopodium quinoa)生殖发育中的相关报道。本研究基于最新藜麦基因组数据,系统鉴定并分析藜麦GRAS家族(CqGRAS)成员,重点解析其基因结构、启动子顺式... GRAS基因家族在植物生长发育与逆境响应中具有重要调控功能,但目前尚未见其在藜麦(Chenopodium quinoa)生殖发育中的相关报道。本研究基于最新藜麦基因组数据,系统鉴定并分析藜麦GRAS家族(CqGRAS)成员,重点解析其基因结构、启动子顺式作用元件,以及在营养与生殖生长阶段的表达模式与调控机制。同时,将CqGRAS成员与拟南芥、藜麦二倍体祖先Chenopodium watsonii(A基因组)和Chenopodium suecicum(B基因组)的GRAS基因进行对比分析。结果共鉴定到51个CqGRAS基因,这些基因普遍内含子数量较少,且与拟南芥及二倍体藜属物种GRAS基因具有较高同源性。启动子分析表明,该家族基因富含响应植物激素(如赤霉素、脱落酸、乙烯和茉莉酸)、生长发育与逆境胁迫的顺式作用元件。系统进化分析将CqGRAS家族划分为10个亚家族,其中HAM(CqHAM01)、PAT1(CqPAT1-06/07/08)、DELLA(CqDELLA01/02)、DLT(CqDLT01/02)和SHR(CqSHR05/06)在花序和发育种子中表达水平较高。加权基因共表达网络分析提示,这些与生殖发育相关的CqGRAS基因可能通过整合光信号与激素信号通路,调控藜麦花和种子的生长发育。本研究为阐明GRAS家族在藜麦生殖发育中的功能提供了新见解,并为深入解析其分子机制与育种应用奠定了基础。 展开更多
关键词 藜麦 GRAS基因家族 生殖调控 加权基因共表达网络分析 生殖发育
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自然越冬过程不同种源天竺桂激素信号转导及转录组分析
9
作者 崔罗敏 殷云龙 +3 位作者 於朝广 喻方圆 陶承友 芦治国 《植物资源与环境学报》 北大核心 2026年第1期25-35,47,共12页
以栽培于江苏南京的安徽、河南和浙江3个种源的天竺桂(Cinnamomum japonicum Siebold)为研究材料,对自然越冬过程其叶片中激素含量和转录组进行分析。结果表明:自然越冬过程河南种源的天竺桂叶片中吲哚乙酸含量显著高于(p<0.05)安徽... 以栽培于江苏南京的安徽、河南和浙江3个种源的天竺桂(Cinnamomum japonicum Siebold)为研究材料,对自然越冬过程其叶片中激素含量和转录组进行分析。结果表明:自然越冬过程河南种源的天竺桂叶片中吲哚乙酸含量显著高于(p<0.05)安徽和浙江种源,安徽种源的天竺桂叶片中脱落酸、水杨酸和赤霉素A1含量总体显著高于河南和浙江种源。转录组测序共获得192466个unigene,进行Nr、Nt、KO、Swiss-Prot、KOG、GO和PFAM 7大数据库的基因功能注释,注释率为54.4%。差异表达基因筛选、k-means聚类分析和加权基因共表达网络分析(WGCNA)结果表明:植物-病原体互作、淀粉和蔗糖代谢以及植物激素信号转导3个关键KEGG通路显著富集。脱落酸和水杨酸信号通路是天竺桂应对自然越冬的重要代谢通路,其中脱落酸受体基因(PYR/PYL)、蔗糖非发酵激酶基因(SnRK 2)、脱落酸应答元件结合因子基因(ABF)、病程相关基因非表达子1(NPR1)、TGACG结合模体(TGA)转录因子基因和病程相关基因(PR-1)具有重要作用。随机挑选6个差异表达基因的实时荧光定量PCR相对表达量与转录组表达量的变化趋势一致。综上所述,3个种源天竺桂通过特异的激素动态平衡与激素信号通路协同调控适应自然越冬,其中河南种源表现出更强的抗寒代谢调控能力。 展开更多
关键词 天竺桂 自然越冬 植物激素 抗寒性 转录组 加权基因共表达网络分析(WGCNA)
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加权基因共表达网络分析筛选早发2型糖尿病相关代谢物的初步研究
10
作者 黄珂 李文婷 +1 位作者 王茜 蒋升 《中国糖尿病杂志》 北大核心 2026年第1期17-24,共8页
目的利用加权基因共表达网络(WGCNA)分析筛选早发2型糖尿病(EOD)关键代谢物。方法选取2024年4月至2024年9月于郑州大学附属洛阳中心医院内分泌科住院治疗的EOD患者24例,分为BMI 18.5~23.9 kg/m^(2)的正常(NORM)组,BMI 24.0~27.9 kg/m^(2... 目的利用加权基因共表达网络(WGCNA)分析筛选早发2型糖尿病(EOD)关键代谢物。方法选取2024年4月至2024年9月于郑州大学附属洛阳中心医院内分泌科住院治疗的EOD患者24例,分为BMI 18.5~23.9 kg/m^(2)的正常(NORM)组,BMI 24.0~27.9 kg/m^(2)的超重(OW)组及BMI≥28.0 kg/m^(2)的肥胖(OB)组,每组8例。比较各组一般资料及生化指标,取各组血清及粪便样本进行代谢组学分析,利用WGCNA构建基因共表达网络,筛选代谢物中重要模块,通过京都基因与基因组百科全书(KEGG)分析核心代谢物,比较核心代谢物组间变量重要性投影值(VIP)和倍数变化值(FC)。结果NORM、OW、OB组BMI、WC、臀围、血尿酸、TC、2 hC-P依次升高(P<0.05)。OW、OB组腰高比高于NORM组(P<0.05),25羟维生素D3、2 hPG低于NORM组(P<0.05)。OW组HbA_(1)c、FPG、同型半胱氨酸(Hcy)、TG、LDL-C高于NORM组(P<0.05),血肌酐(Scr)、HDL-C低于NORM组(P<0.05)。OB组WHR高于NORM、OW组(P<0.05),HbA_(1)c、TG低于OW组(P<0.05),Scr、HDL-C高于OW组(P<0.05)。OPLS-DA分析显示,各组分间区分明显,数据整体呈现良好的重复性。Pearson相关分析筛选得到7个模块,分别为darkred、yellowgreen、skyblue、cyan、royalblue、darkmagenta、steelblue,各包含55、33、48、1162、90、38、46个代谢物(P<0.05)。筛选WGCNA网络中排名前10的核心代谢物进行KEGG功能注释,结果显示,all-trans-4-oxoretinoic acid被注释到Retinol metabolism通路,Thymidine被注释到Pyrimidine metabolism通路,2-Methyl-1-hydroxybutyl-ThPP被注释到Valine、leucine and isoleucine degradation通路,all-trans-4-oxoretinoic acid位于darkred模块,Hcy与darkred模块呈负相关,2-Methyl-1-hydroxybutyl-ThPP、Thymidine均位于skyblue模块,Hcy与skyblue模块呈正相关。OW组2-Methyl-1-hydroxybutyl-ThPP、Thymidine表达较OB、NORM组显著(VIP>1,FC>1)。结论代谢物2-Methyl-1-hydroxybutyl-ThPP、Thymidine与EOD的发生发展相关,可能导致Hcy升高。 展开更多
关键词 糖尿病 2型 早发 加权基因共表达网络分析 代谢组学
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基于加权基因共表达网络分析识别并鉴定胰腺癌的Hub基因
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作者 彭瑶 张明军 《医学理论与实践》 2026年第1期6-10,共5页
目的:运用加权基因共表达网络分析(WGCNA)结合机器学习算法发掘胰腺癌新的生物标志物。方法:通过对基因表达综合数据库(GEO)中胰腺癌及正常胰腺组织的RNA测序表达数据集进行差异表达基因分析,利用WGCNA识别关键模块和基因,结合Lasso回... 目的:运用加权基因共表达网络分析(WGCNA)结合机器学习算法发掘胰腺癌新的生物标志物。方法:通过对基因表达综合数据库(GEO)中胰腺癌及正常胰腺组织的RNA测序表达数据集进行差异表达基因分析,利用WGCNA识别关键模块和基因,结合Lasso回归分析及生存分析,确定Hub基因并对其诊断效能进行验证。结果:在GSE15471和GSE16515数据集中,鉴定出123个差异表达基因,WGCNA确定了7个共表达模块,其中黄色模块与胰腺癌具有强相关性。在黄色模块中筛选出49个关键基因,并与差异表达基因取交集得到18个交集基因。通过Lasso回归分析和生存分析,最终确定了6个Hub基因(C15orf48、C19orf33、GPRC5A、KRT19、LAMB3和SLC6A14),这些基因在胰腺癌中表达上调,且与患者总生存期相关。ROC曲线分析显示,这6个Hub基因在训练集和验证集中均表现出良好的诊断效能。结论:C15orf48、C19orf33、GPRC5A、KRT19、LAMB3和SLC6A14在胰腺癌的发生发展中可能具有重要生物学意义,为胰腺癌诊断、治疗及预后评估提供生物标志物线索。 展开更多
关键词 胰腺癌 加权基因共表达网络分析 Hub基因 生物标志物
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基于加权基因共表达网络分析和分子对接的川乌-黄柏配伍治疗复发性阿弗他溃疡的网络药理学研究及实验验证
12
作者 曹铭晨 荆凡波 +6 位作者 王文晓 张泽南 李文静 程绍远 邵延琳 于红霞 孟凡刚 《山东科学》 2026年第1期31-42,共12页
基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)和网络药理学探讨川乌-黄柏配伍外用治疗复发性阿弗他溃疡的分子作用机制。检索整理川乌-黄柏的主要活性成分301个共涉及靶点3273个;WGCNA分析复发性阿弗他溃疡相关基因,R软件VennDiagram包分析药物... 基于加权基因共表达网络分析(WGCNA)和网络药理学探讨川乌-黄柏配伍外用治疗复发性阿弗他溃疡的分子作用机制。检索整理川乌-黄柏的主要活性成分301个共涉及靶点3273个;WGCNA分析复发性阿弗他溃疡相关基因,R软件VennDiagram包分析药物相关靶点与不同模块的交集,并基于KEGG、GO、Reactome Gene Sets来源进行通路和过程富集分析和分层聚类,主要涉及细胞凋亡调节和信号传导、谷胱甘肽代谢、PI3K异常的信号传导、表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂耐药性、免疫系统中的细胞因子信号传导、PPAR alpha通路等,分别对应免疫-代谢-修复三个层面;Cytoscape_v3.7.2软件Mcode插件鉴定关键模块的hub基因包括ERBB2、CD44、NFKB1、MMP2,分子对接提示ERBB2与大部分活性成分结合度较高,而双酯型乌头碱与黄柏黄酮类成分主要作用于CD44,黄柏生物碱主要作用于MMP2,川乌单酯型、双酯型生物碱主要作用于NFKB1,两者相辅相成相须为用发挥抗复发性阿弗他溃疡作用。核心成分苯甲酰中乌头胺显著降低L-脂多糖诱导的巨噬细胞活性氧浓度升高,提示川乌作为君药主要通过新陈代谢途径发挥调控作用。 展开更多
关键词 加权基因共表达网络分析(WGCNA) 复发性阿弗他溃疡 系统药理学 川乌 黄柏
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基于宏基因组学揭示生物降解地膜对棉田土壤微生物群落的影响
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作者 刘淑娥 董兆飞 +1 位作者 张爱华 闵伟 《环境科学》 北大核心 2026年第1期650-662,共13页
生物降解地膜作为传统地膜的替代品,已引起人们广泛关注,然而关于生物降解地膜长期覆盖对土壤微生物群落结构的影响尚未明晰.因此,设置传统地膜(CMPs)和生物降解地膜(BMPs)这两个处理,通过传统地膜覆盖26 a和生物降解地膜覆盖11a的大田... 生物降解地膜作为传统地膜的替代品,已引起人们广泛关注,然而关于生物降解地膜长期覆盖对土壤微生物群落结构的影响尚未明晰.因此,设置传统地膜(CMPs)和生物降解地膜(BMPs)这两个处理,通过传统地膜覆盖26 a和生物降解地膜覆盖11a的大田试验,采用宏基因组学技术,探究生物降解地膜对干旱区棉田土壤微生物群落结构的影响.结果表明,与CMPs处理相比,BMPs处理显著降低土壤含水量(SWC)、容重(BD)和速效磷(AP),分别降低25.00%、12.50%和12.09%,但显著增加土壤孔隙度(SP),增幅为10.07%. BMPs处理(124个)较CMPs处理(182个)显著降低独有物种数目.门水平下,BMPs处理显著增加变形菌门(Proteobacteria)的相对丰度,显著降低放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度;属水平下,BMPs处理显著增加类诺卡氏菌属(Nocardioides)、红色杆菌属(Solirubrobacter)和硝化螺菌属(Nitrospira)的相对丰度,显著降低鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)的相对丰度.同时,BMPs处理微生物群落之间的正相关比例和平均度较CMPs处理显著增加16.32%和8.71%,降低了微生物群落模块化程度,降低1.89%,促进了微生物群落的共生关系和稳定性. BMPs处理显著增加xylA、narG/nxrA和nasA等基因的相对丰度,显著降低accA、 frdA、nirB、nrtA、gcd和phoR等基因的相对丰度,促进了碳降解、反硝化和同化硝酸盐还原过程,抑制了异化硝酸还原和无机磷增溶过程.生物降解地膜较传统地膜提高了土壤微生物群落复杂性和稳定性,并且土壤SWC和AP是影响微生物群落组成的关键环境因子. 展开更多
关键词 宏基因组 生物降解地膜(BMPs) 微生物 共线网络 功能基因
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基于GEO数据库应用WGCNA和机器学习算法筛选肝细胞癌相关核心基因及验证
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作者 张博超 李强 +1 位作者 张如 孟杰 《现代检验医学杂志》 2026年第1期86-92,99,共8页
目的基于基因表达综合数据库(GEO)信息,筛选与肝细胞癌(HCC)相关的核心基因,评估其在预测HCC发病方面的临床应用价值。方法从GEO数据库下载HCC基因表达谱GSE14520、GSE63898,将数据合并后作为内部数据集。以P<0.05且|log_(2)FC|>... 目的基于基因表达综合数据库(GEO)信息,筛选与肝细胞癌(HCC)相关的核心基因,评估其在预测HCC发病方面的临床应用价值。方法从GEO数据库下载HCC基因表达谱GSE14520、GSE63898,将数据合并后作为内部数据集。以P<0.05且|log_(2)FC|>3.5为条件筛选HCC的差异基因,并与加权基因共表达网络分析(WGCNA)特征基因取交集后,筛选与HCC相关的核心基因。利用基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析核心基因的潜在功能。利用机器学习算法构建HCC的最优预测模型,并使用外部数据集GSE46444和GSE76427进行模型验证。通过Cytoscape和PPI软件筛选关键核心基因,开展细胞增殖和侵袭实验验证。结果通过差异表达分析和WCGNA分析筛选出6个核心基因,分别为CYP1A2、HAMP、MT1H、MT1M、GPC3、SPINK1。通过GO和KEGG通路富集分析,核心基因与金属离子反应、无机物质反应、矿物质吸收相关。机器学习算法筛选出Stepglm[both]与XGBoost算法确定HCC的最优模型,在内部数据集的AUC值为0.996(95%CI:0.991~0.998),在外部数据集GSE46444组和GSE76427组的AUC值分别为0.808(95%CI:0.727~0.877)和0.985(95%CI:0.971~0.996)。通过Cytoscape软件分析鉴定出的3个基因分别是MT1M、MT1H、GPC3,并且MT1H为HCC的关键核心基因。细胞实验发现敲除MT1H促进了肝癌细胞的增殖能力及侵袭能力(F=261.2、37.54,均P<0.001),表明MT1H具有抑癌作用。结论通过生物信息学筛选出CYP1A2、HAMP、MT1H、MT1M、GPC3、SPINK1可能是HCC潜在的生物诊断标志物,为HCC的临床诊疗提供思路。并且MT1H为HCC的关键核心基因,可以抑制HCC进展。 展开更多
关键词 加权基因共表达网络分析 机器学习算法 肝细胞癌 核心基因
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基于WGCNA和机器学习的帕金森病免疫关键基因筛选研究
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作者 李嘉星 鲍娟 余弦 《医学信息学杂志》 2026年第2期64-72,共9页
目的/意义整合生物信息学和机器学习方法,识别帕金森病(Parkinson’s disease,PD)免疫关键基因,揭示免疫细胞浸润特征及其作用机制。方法/过程基于GEO数据库PD患者表达数据,结合差异表达分析、加权基因共表达网络分析及ImmPort数据库免... 目的/意义整合生物信息学和机器学习方法,识别帕金森病(Parkinson’s disease,PD)免疫关键基因,揭示免疫细胞浸润特征及其作用机制。方法/过程基于GEO数据库PD患者表达数据,结合差异表达分析、加权基因共表达网络分析及ImmPort数据库免疫基因集筛选候选基因。采用4种机器学习算法交叉验证筛选关键基因,构建逻辑回归模型;通过内部及外部验证集评估模型性能;运用ssGSEA分析免疫细胞浸润特征。结果/结论鉴定出两个关键基因FGF13和IL17RB可作为PD潜在诊断标志物,为阐明PD免疫发病机制提供新思路。 展开更多
关键词 帕金森病 加权基因共表达网络分析 免疫细胞 关键基因
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基于生物信息学分析解析外周血单个核细胞在脓毒症中的关键作用机制
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作者 李榕华 詹安南 《医学理论与实践》 2026年第4期566-572,589,共8页
目的:解析外周血单个核细胞(PBMC)在脓毒症中的关键靶点及作用机制。方法:从GEO数据库下载GSE205672数据集,包含284例健康对照(HC)和125例脓毒症(SEP)PBMC样本。通过差异表达分析(FDR<0.05,|log2FC|>0.5)筛选差异表达基因(DEGs),... 目的:解析外周血单个核细胞(PBMC)在脓毒症中的关键靶点及作用机制。方法:从GEO数据库下载GSE205672数据集,包含284例健康对照(HC)和125例脓毒症(SEP)PBMC样本。通过差异表达分析(FDR<0.05,|log2FC|>0.5)筛选差异表达基因(DEGs),并进行GO、KEGG和GSEA富集分析。采用加权基因共表达网络分析(WGCNA)构建共表达网络,识别与脓毒症最相关的基因模块。联合Lasso回归、随机森林(RF)和支持向量机递归特征消除(SVM-RFE)筛选核心基因,并以ROC曲线(AUC>0.8)评估其诊断效能。最后,通过CIBERSORT进行免疫细胞浸润分析,验证核心基因与免疫细胞的相关性。结果:共筛选出1187个脓毒症PBMC相关DEGs,包含447个上调和740个下调。GO和KEGG分析显示,上调DEGs富集于髓系白细胞激活、中性粒细胞胞外诱捕网形成等通路;下调DEGs富集于T细胞分化、冠状病毒病相关通路。WGCNA鉴定出17个模块,其中pink模块与脓毒症相关性最高(r=0.82,P<0.001)。通过联合Lasso回归模型、RF和SVM-RFE分析,最终筛选出2个核心基因:FAM20A和C1QB,二者均为上调DEGs,且ROC分析显示其AUC分别为0.969和0.957,具有显著诊断价值。免疫浸润分析表明,SEP组单核细胞浸润增加(P<0.05),而CD8+T细胞、静息CD4+T细胞和静息NK细胞浸润减少(P<0.05),且与核心基因中免疫细胞浸润情况相符合。结论:PBMC通过调控炎症和免疫失衡参与脓毒症进展,FAM20A和C1QB可能是PBMC在脓毒症中的关键作用靶点。 展开更多
关键词 外周血单个核细胞 脓毒症 加权基因共表达网络分析 FAM20A C1QB
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慢性粒细胞白血病伊马替尼耐药核心基因的生物信息学筛选及实验验证
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作者 周曼 龙梅婷 +6 位作者 辛国燕 黄梦君 姚正联 赵华娟 申林强 吴西军 杨小燕 《中国组织工程研究》 北大核心 2026年第13期3331-3342,共12页
背景:慢性粒细胞白血病起源于克隆性造血干细胞,以骨髓细胞异常增殖为特征,大多由BCR-ABL1融合基因引起。尽管伊马替尼显著提升了慢性粒细胞白血病患者的生存率,但其耐药性仍是治疗的主要障碍。目的:利用生物信息学分析手段,针对基因表... 背景:慢性粒细胞白血病起源于克隆性造血干细胞,以骨髓细胞异常增殖为特征,大多由BCR-ABL1融合基因引起。尽管伊马替尼显著提升了慢性粒细胞白血病患者的生存率,但其耐药性仍是治疗的主要障碍。目的:利用生物信息学分析手段,针对基因表达综合数据库内的基因表达资料进行研究,目的在于筛选出慢性粒细胞白血病对伊马替尼耐药的相关基因,并探索耐药机制。方法:使用由美国国家生物技术信息中心创建和维护的基因表达综合数据库,从该数据库下载GSE267522和GSE174800两个数据集,分别包含3个伊马替尼耐药样本和3个伊马替尼敏感样本。首先基于GEO2R工具筛选出两个数据集中共同的差异基因,借助DAVID平台对相关基因实施京都基因与基因组百科全书通路富集及基因本体功能注释,利用STRING数据库搭建蛋白相互作用网络框架,再通过Cytoscape软件从网络中筛选出连接度值排名靠前的10个枢纽基因。同时运用加权基因共表达网络分析算法获得关键模块特征基因,将这些基因与前述10个枢纽基因进行维恩分析取交集基因作为核心基因。最后,构建K562伊马替尼耐药模型,采用实时荧光定量PCR及蛋白质免疫印迹进行验证性分析。结果与结论:①两数据集中共筛选出273个差异基因,其中81个基因下调,192个基因上调。②基因本体富集分析揭示差异基因参与免疫反应和T细胞受体信号传导等生物过程;聚焦于细胞组分层面,质膜外侧、质膜及细胞外泌体等区域呈现出显著富集;分子功能分析表明,差异基因涉及跨膜受体蛋白和肌动蛋白的相互作用。③京都基因与基因组百科全书富集分析表明,差异基因显著富集于造血细胞谱系、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B信号通路、癌症通路等。④Cytoscape软件筛选出连接度值排名前10的差异表达基因与加权基因共表达网络分析算法获得关键模块特征基因取交集,获得的交集基因包括IRS1、CD52、CD53、CORO1A、KIT、LAPTM5、PECAM1。⑤成功构建K562伊马替尼耐药株,实时荧光定量PCR结果显示,与K562组相比,K562伊马替尼耐药组CD52、CD53、CORO1A、PECAM1的mRNA表达显著增加(P<0.05),IRS1的mRNA表达显著降低(P<0.05)。此外,蛋白质免疫印迹结果显示,K562伊马替尼耐药株中CD52、CD53、CORO1A、PECAM1蛋白表达增加(P<0.05),IRS1蛋白表达下降(P<0.05),与实时荧光定量PCR结果一致。⑥K562伊马替尼耐药核心基因表达的差异可能为日后了解慢性粒细胞白血病对伊马替尼耐药的机制提供新见解。 展开更多
关键词 慢性粒细胞白血病 酪氨酸激酶抑制剂 伊马替尼 耐药基因 基因表达 生物信息学 加权基因共表达网络分析 蛋白互作网络
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糖尿病足溃疡生物标志物:单细胞转录组生物信息学分析和实验验证
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作者 杨文燕 王华雨 +2 位作者 杨丽科 庞雪 王玉涛 《中国组织工程研究》 北大核心 2026年第22期5694-5706,共13页
背景:感染、肢体缺血和组织细胞激活等因素参与糖尿病足溃疡,但影响糖尿病足溃疡愈合的关键细胞亚群尚不明确,特异性的糖尿病足溃疡生物标志物尚未发掘。基因表达数据库是美国国家生物技术信息中心管理的存储高通量基因表达数据的公开... 背景:感染、肢体缺血和组织细胞激活等因素参与糖尿病足溃疡,但影响糖尿病足溃疡愈合的关键细胞亚群尚不明确,特异性的糖尿病足溃疡生物标志物尚未发掘。基因表达数据库是美国国家生物技术信息中心管理的存储高通量基因表达数据的公开数据库,允许用户免费提交、共享、查询和分析数据。对已经发表的数据进行二次分析,可以节约研究成本,挖掘新的研究靶点和思路。目的:利用单细胞转录组和常规转录组生物信息学分析、高维加权基因共表达网络分析和加权基因共表达网络分析,筛选糖尿病足溃疡的生物标志物。方法:下载基因表达数据库中包含糖尿病足溃疡患者未愈合的溃疡组织样本和糖尿病患者足部皮肤样本的单细胞转录组数据集GSE165816,经数据质量控制、降维、差异分析、细胞类型注释和拟时序分析后,筛选贯穿整个糖尿病足溃疡病程的细胞类型,获得差异表达基因,高维加权基因共表达网络分析识别与糖尿病足溃疡高度相关的基因模块;下载包含糖尿病足溃疡患者未愈合的溃疡组织样本和糖尿病患者足部皮肤样本的常规转录组数据集GSE68183、GSE80178,进行差异分析筛选差异表达基因,加权基因共表达网络分析筛选糖尿病足溃疡相关基因模块,将单细胞转录组差异表达基因、常规转录组样本差异表达基因、加权基因共表达网络分析及高维加权基因共表达网络分析筛选的模块基因进行整合,筛选糖尿病足溃疡的生物标志物。下载GSE134431数据集作为验证常规转录组数据集,比较糖尿病足溃疡生物标志物在单细胞转录组和验证常规转录组数据集中的表达水平。复制糖尿病和糖尿病足溃疡大鼠模型,取创面组织,免疫组织化学法和Western blot法检测生物标志物表达水平。结果与结论:单细胞转录组数据分析结果显示,上皮细胞分化贯穿了糖尿病足溃疡整个病理过程,获得单细胞转录组组间差异表达基因共146个,其中差异表达上调基因59个,差异表达下调基因87个;高维加权基因共表达网络分析识别出与糖尿病足溃疡相关的基因模块19个,包含核心基因476个。常规转录组数据分析共获得913个差异表达基因,其中差异表达上调基因343个,差异表达下调基因570个;加权基因共表达网络分析获得19个糖尿病足溃疡相关基因模块,包含887个基因。筛选出2个糖尿病足溃疡的生物标志物:S100A14和SFN,2个基因在单细胞转录组和常规转录组数据验证集糖尿病足溃疡样本的表达水平均高于糖尿病患者足部皮肤样本。动物实验显示糖尿病足溃疡大鼠创面组织S100A14、SFN表达水平高于糖尿病大鼠背部皮肤组织。结果表明,糖尿病足溃疡病变过程涉及多种细胞类型,其中上皮细胞为糖尿病足溃疡的关键细胞亚群,S100A14和SFN在糖尿病足溃疡样本中表达水平显著增高,是糖尿病足溃疡治疗的潜在靶点。 展开更多
关键词 糖尿病足溃疡 单细胞测序 加权基因共表达网络分析 生物标志物 差异表达基因
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联合深度学习的基因测序数据扩增与分析研究
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作者 韩晓云 《自动化与仪器仪表》 2026年第1期30-34,共5页
针对基因测序数据分析中存在的样本稀缺和特征提取困难两大关键问题,研究提出了一种联合深度学习的方案。在方法上,研究使用改进的生成对抗网络来构建数据扩增模型,通过层规范化和残差连接优化生成质量,并基于GoogLeNet-VGG16设计双分... 针对基因测序数据分析中存在的样本稀缺和特征提取困难两大关键问题,研究提出了一种联合深度学习的方案。在方法上,研究使用改进的生成对抗网络来构建数据扩增模型,通过层规范化和残差连接优化生成质量,并基于GoogLeNet-VGG16设计双分支融合网络,实现协同特征提取。实验结果表明,在数据扩增上,改进的生成对抗网络模型在GIAB数据集和仿真数据集上的FID分数分别达到18.94和16.25,较传统生成对抗网络模型提升了61.1%,且生成的基因图像纹理清晰、质量高,有效缓解了样本稀缺问题。在特征提取与分类任务中,双分支融合网络在GIAB数据集上,变异检测准确率为93.56%,F1值为92.66%,召回率为91.78%。在仿真数据集上,准确率为92.72%、F1值为92.64%,召回率为91.76%,均显著优于单分支模型。综合表明,该方法可为临床基因诊断提供可靠的技术方案。 展开更多
关键词 基因测序数据 样本稀缺 特征提取 生成对抗网络 双分支融合网络
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外源水杨酸对海南紫荆木关键防御基因及代谢通路的影响
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作者 叶水云 刘嘉欣 +3 位作者 仇敬哲 陈光宙 龙凤玲 张璐 《华南农业大学学报》 北大核心 2026年第1期150-162,共13页
【目的】挖掘影响海南紫荆木Madhuca hainanensis种子萌发后的生长防御基因和代谢通路。【方法】测定外源添加水杨酸后海南紫荆木种子鲜质量和幼苗株高变化,结合Illumina转录组和靶向代谢组学开展差异基因与代谢通路的关联分析,并进行... 【目的】挖掘影响海南紫荆木Madhuca hainanensis种子萌发后的生长防御基因和代谢通路。【方法】测定外源添加水杨酸后海南紫荆木种子鲜质量和幼苗株高变化,结合Illumina转录组和靶向代谢组学开展差异基因与代谢通路的关联分析,并进行加权基因共表达网络分析(WGCNA)和关键防御基因验证。【结果】在外源水杨酸的影响下海南紫荆木的种子鲜质量变化率和幼苗株高生长速率分别比空白对照组低1.47和1.68个百分点。水杨酸、茉莉酸等防御类植物激素和大量次生代谢物质在海南紫荆木五叶期幼苗体内积累,同时植物−病原互作、植物激素信号转导、MAPK信号通路−植物、次生代谢物的生物合成等大量与防御相关的通路被激活。NFP、RIN4、PK1、WRKY17和WRKY53是富集于海南紫荆木植物−病原互作通路的关键防御基因。【结论】外源水杨酸影响海南紫荆木种子萌发后生长,五叶期幼苗启动防御机制,关键防御基因主要富集于植物−病原互作通路。本研究为解析海南紫荆木幼苗生长缓慢机制提供了理论基础。 展开更多
关键词 水杨酸 海南紫荆木 生长与防御 加权基因共表达网络 代谢通路
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