2019-11-16 18:11:00 热度:

RNA-seq数据分析文献6 - TCGA数据分析

导读

 思路:公共数据收集-->RNA-seq和差异基因分析-->互作网络分析及模型构建。

图表:常规柱形图、散点图、箱线图、森林图等统计图;相关图、互作网络图、基因表达热图、生存曲线图等。

摘要

 背景:尿道膀胱癌(BLCA)是世界范围内最常见的预后不良的恶性肿瘤之一。

这项研究旨在探索有效的预后生物标志物,并建立BLCA患者的预后风险评分模型。

方法:基于从癌症基因组图谱数据库中检索到的RNA-Seq数据,通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)确定与BLCA病理阶段相关的共表达模块。

通过Cox比例风险回归模型和随机森林筛选的预后生物标志物用于构建可预测BLCA患者预后的风险评分模型。

GSE13507数据集作为测试集测试在预测患者BLCA预后的风险评分模型的性能。

结果:WGCNA鉴定了七个共表达模块,其中由77个基因组成的模块与BLCA的病理阶段最相关。

Cox比例风险回归模型和随机森林确定TPST1和P3H4为预后生物标志物。

TPST1和P3H4表达升高与高病理分期和较差的生存率有关。

基于TPST1和P3H4表达水平的风险评分模型优于病理分期指标和先前提出的预后模型。

结论:基于基因共表达网络的研究可以为BLCA的发生和演变提供更多信息,风险评分模型可以帮助医生评估BLCA患者的预后。

前言

 尿道膀胱癌(BLCA)是主要的癌症类型之一,有待于针对该疾病开发有效的评估手段。

加权基因共表达网络分析(WGCNA)是一种系统生物学算法,已广泛用于癌症,物种遗传学和其他复杂疾病的研究,功能模块可以更有效地揭示BLCA肿瘤发生和发展过程中的一致差异。

该项研究通过对TCGA数据库获得的BLCA基因表达数据进行WGCNA,鉴定与病理学阶段相关的基因共表达模块并研究潜在的中枢基因。

通过进行Cox回归分析和随机森林鉴定了与预后相关的生物标志物,并将其整合到风险评分模型中以评估BLCA的预后。

方法

 数据采集和预处理从TCGA数据库分别获得了414个BLCA样品和相应的19个健康对照的RNA-Seq数据,用于差异表达分析。

在剔除了6个复发性样本和4个没有病理分期信息的样本后,将FPKM归一化的404例BLCA患者的基因表达数据用于WGCNA分析。

GSE13507的微阵列基因表达谱和相关临床数据来自GeneExpressionOmnibus(GEO),用作测试集。

 

基因差异表达分析和富集分析综合limma、edgeR和DESeq的方法,通过|log2FoldChange|>1和FDR<0.05获取差异基因(DEGs),并对DEGs进行GO和KEGG富集分析,Benjamini校正后的P<0.05为显著水平。

 

WGCNA和蛋白质间相互作用对DEG执行WGCNA以构建无标度的基因共表达网络,Cytoscape软件用于可视化。

从STRING数据库检索病理相关阶段模块内基因的蛋白质间相互作用(PPI)数据。

 

预后评分模型的构建使用单变量Cox回归模型评估了与病理分期相关的共表达模块中基因的预后价值,并对基因进行随机森林(RF)和多元Cox风险模型分析,以选择最佳的预后生物标志物组合。

进一步使用生物标记物建立风险评分模型。

 

统计分析所有统计分析均使用R进行,小于0.05的P值为显著。

独立样本t检验评估BLCA患者的生物标志物表达与临床特征之间的相关性,KEGG和GO富集分析使用“clusterProfiler”,WGCNA使用“WGCNA”,随机森林使用“randomforestSRC”,单变量和多变量Cox回归生存分析使用“survival”,ROC曲线使用“survivalROC”绘制。

结果

 

1   DEG和富集分析

共获得19181个mRNA,limma、edgeR和DESeq共鉴定到1064个重叠DEG,包含242个上调的DEG和822个下调的DEG(图1a)。

GO和KEGG功能富集分析用于检测BLCA中DEG的生物学机制(图1b)。

DEG最显著在转录因子活性的RNA聚合酶II核心启动子近端序列特异性结合的GO分子功能、肌肉系统的GO生物学过程、肌动蛋白细胞骨架的GO细胞组分以及KEGG的MAPK信号通路。



图1,差异表达基因(DEG)的富集分析和加权相关网络分析。

a,UpSet图展示了edgeR、Limma和DESeq鉴定的DEG之间的重叠;bGO和KEGG的富集气泡图;c,WGCNA生成的树状图;d,ME和临床特征之间的PCC矩阵。

 

2   基因共表达网络和蛋白质-蛋白质相互作用的鉴定

WGCNA分析共确定了七个基因共表达高度相关的模块(图1c)。

计算各模块的MEs评估模块和临床信息之间的关联,相应的模块-临床性状相关性展示为热图(图1d),棕色模块与病理分期的相关性最高。

鉴定棕色模块中的关键基因,DCN、OLFML1、FBN1、SGCD、EMILIN1、PODN、LRRC32、TGFB3、VSTM4和FBLN5被鉴定出(图2a)。

图2,棕色模块中77个基因的共表达网络、蛋白-蛋白相互作用(PPI)和单变量生存分析。

A,与病理阶段相关的棕色模块中77个基因的共表达网络,红色节点代表中枢基因;b,STRING鉴定出37个基因紧密地相互作用;c,森林图展示了单变量Cox回归分析获得的77个基因的独立预后价值。
 

通过STRING数据库识别了77个基因的蛋白质-蛋白质相互作用(PPI),37个基因形成复杂的功能网络(图2b)。

WGCNA获得的六个枢纽基因(DCN、EMILIN1、FBLN5、FBN1、SGCD和TGFB3)也位于STRING网络的中央枢纽中,证明了这些基因的重要性以及WGCNA的准确性。

生存分析显示DCN、FBLN5、SGCD和TGFB3的高表达与较差的预后相关,表明它们可能发挥致癌作用(图3a-f)。

图3,Kaplan-Meier生存分析。
 

 

3   预后生物标志物的鉴定和风险评分模型的构建

单变量Cox回归分析显示TPST1、LAMA2、P3H4、CCDC80和MFAP5是显著的标记物。

43个基因的系数大于1,表明43个独立的预后生物标志物是风险指标。

对43种生物标志物进行了RF和多变量Cox回归分析,以确定生物标志物的最佳组合并构建风险评分模型。

TPST1和P3H4被确定为独立预后因素的最佳组合(图4)。
 

图4,基于P3H4和TPST1的表达水平构建风险评分模型。

a、b,P3H4和TPST1的Kaplan-Meier生存图;c、dTCGA数中不同病理阶段的P3H4和TPST1表达水平的散点图;e,TCGA中高风险评分组和低风险评分组的Kaplan-Meier生存图;f,TCGA中的低分数组和高分数组(上)、生存状态和生存时间(中)以及TPST1和P3H4表达热图(下)。
 

 

通过多元Cox风险模型评估临床指标和风险评分的影响,结果显示风险评分模型优于其他指标(图5a-d)。
 

图5,风险分数模型在训练数据集和测试数据集中的性能。

a,ROC曲线显示风险评分模型预测的TCGA生存率的性能;b,针对风险评分模型和其他临床特征的多元Cox回归分析;c,独立t检验计算风险评分与其他临床特征之间的相关性;d,ROC曲线估算了风险评分模型的性能;e,GSE13507数据集中高风险分数组和低风险分数组的Kaplan-Meier生存图;f,GSE13507数据集中的低和高分数组(上)、生存状态和时间(中)以及TPST1和P3H4表达热图;g,预测的第一、三、五年生存率的预后列线图。
 

 

4   风险评分模型的验证

通过独立的微阵列数据集GSE13507,评估风险评分模型的性能,明显优于先前其它模型,表明其在BLCA预后预测的重要性(图5e-g)。
 

讨论

 

该项研究通过WGCNA与Cox风险模型和随机森林相结合的方法在与生存相关的共表达网络识别和风险评分模型构建方面取得了可靠的结果。

确定了与病理阶段相关的基因共表达模块,并研究了潜在的中枢基因。

鉴定了预后相关的生物标志物,并将其纳入风险评分模型中以评估BLCA的预后,具有重要的临床价值。




Aco-expressionnetworkfordifferentiallyexpressedgenesinbladdercancerandariskscoremodelforpredictingsurvival

膀胱癌中差异表达基因的共表达网络和预测生存率的风险评分模型

 

期刊:Hereditas发表单位:南方医科大学

RNA-seq数据分析文献TCGA数据分析

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2019-11-16
RNA-seq数据分析文献4 - RNAseq - qPCR
导读 思路:实验处理--RNA-seq和差异基因分析--qPCR验证;图表:包括柱形统计图、热图、差异基因表及散点图、代谢通路富集统计图等。 摘要 猪流行性腹泻(PED)是由猪流行性腹泻病毒(PEDV)引起的一种急性感染性疾病,会对肠道造成损害,包括肠绒毛萎缩和脱落,而给全世界的养猪业造成严重的经济损失。为了获得有关PEDV感染宿主的发病机理和宿主免疫应答的详细信息,本篇研究使用 高通量测序 分析了PEDV感染后猪小肠粘膜的基因表达差异。获得的转录本超过65525000个cleanreads,重组后共检测...[详细]
2019-11-15
RNA-seq数据分析文献5 - RNAseq - qPCR/WB
导读 思路:实验处理--RNA-seq和差异基因分析--qPCR和免疫染色验证。图表:PCA图、差异表达统计图、富集分析柱状图、实验验证图;差异基因及代谢通路表等。 摘要 背景: 宫内生长受限(IUGR)是一种妊娠疾病,IUGR的后代在成年后患II型糖尿病的风险增加。动物模型显示肝很容易受到IUGR营养限制的影响。该项研究旨在检查IUGR母体营养限制(MNR)的小鼠模型中肝转录组变化,以了解胎儿适应性对成体代谢的影响。 方法: MNR处理怀孕小鼠后,获得雄性后代的肝脏样品,并通过RNAseq和Wester...[详细]
2019-11-15
RNA-seq数据分析文献1 - 中医 -RNAseq - 简单验证
RNAseq纯数据分析发文章,能否做了个RNAseq,或者蛋白组学,代谢组学,通过数据分析,或者简单的实验验证,即可发表一篇小文章呢。当然是可以的。 这类文章,大约分为三种: 1.只做RNAseq,比如mRNA、miRNA、lncRNA、circRNA、甚至全转录组测序,通过纯数据分析,发表文章; 2.做了RNAseq,同时结合公共资源数据的分析,比如来源于GEO/TCGA等的分析; 3.做了RNAseq,做了数据分析,同时做qPCR/WB/免疫组化等小实验,加以验证,发文章。 导读 本篇文章,做了RNA...[详细]
2019-11-13
RNA-seq数据分析文献2 - 基因敲除 -RNAseq
除去准备实验模型不算,本篇是一个RNAseq实验,写了一篇文章。思路:实验处理--RNA-seq和差异基因分析--差异基因富集分析;图表:研究背景和实验处理图、火山图、热图、GO富集结果、GO散点图;差异基因表,附加材料为实验处理图,RNA-seq定量结果表。 摘要 本篇文章中,作者主要通过将GRL敲除后斑马鱼的RNA-seq数据研究目的基因的通路和下游基因。 前言 本部分作者阐述了研究基因和动物材料相关的内容。 方法 动物材料和预处理 本部分作者详细介绍了研究所用的动物材料和CRISPR/Cas9敲除的...[详细]
2019-11-13
RNAseq纯测序分析文章整理说明
近几年,RNAseq测序价格极大降低,许多老师大量的做RNAseq。RNAseq是对样品中的totalRNA提取并进行高通量测序,通过分析获得各类分子的表达量。通过对照组与处理组等比较得到差异表达的基因,并对差异基因进行如GO/KEGG富集,了解处理因素影响的生物学过程、通路等。 RNAseq是RNA分子测序的总称,常见的有mRNA测序,miRNA测序,lncRNA测序,circRNA测序,也可以全部测序,称为全转录组测序。 这几类测序都需要先获得样品的totalRNA,根据所需要分子的不同。可以对各类分...[详细]
2019-11-12
  • RNA-seq数据分析文献18-RNAseq纯分析-3.634​
    导读 思路:实验处理(压力+睡眠剥夺PSD)--RNA-seq和差异基因分析--GO富集分析和互作网络分析;图表:实验处理流程图、热图、Venn图、GO富集图、互作网络图;附加材料为RNA-seq定量结果表,GO富集结果表。 摘要 本部分主要为背景和结果的概述。 前言 背景部分主要介绍了垂体调节睡眠的相关背景。 方法 RNA提取和纯化 整个垂体样品(n=3-4/组)在室温下用装有22号规的1-mL无菌注射器在500LRiboZol(AMRESCORiboZolRNA提取试剂,VWR,Radnor,PA,美...
  • RNA-seq数据分析文献23-基因敲除RNAseq-qPCR
    导读 思路:基因敲除--RNA-seq与差异基因分析--差异基因功能富集;图表:差异基因火山图、热图、功能富集气泡图;qRCR引物表、RNA质控数据表、差异基因表、GO和KEGG通路富集表; 摘要 本文是一篇基因敲除小鼠的RNA-seq数据分析文章,作者希望从RNA-seq数据中研究ABCG1基因的功能及其下游基因和通路。摘要部分作者从目的、方法、结果、结论四个方面对该研究做了简述。 前言 背景部分作者介绍了关于胆固醇代谢与动脉粥样硬化,ABCG1的已研究的功能等相关内容。 方法 动物和饮食 、 PBMC...
  • RNA-seq数据分析文献22-差异基因与临床数据相关性分析
    导读 思路:实验处理--RNA-seq和差异基因分析--qPCR和免疫染色验证;图表:实验处理图、热图、实验验证图;差异基因表、差异基因相关性分析表,附加材料为RNA-seq定量结果表、GO富集结果表。 摘要 本文是一篇人牙周样品的RNA-seq数据分析文章,作者希望从RNA-seq数据中研究吸烟对牙周膜基因表达量的差异。摘要部分作者以背景、方法、结果、结论四个方面对该研究做了简述。 前言 背景部分介绍了吸烟对牙周膜的有害影响的研究背景,指出其通路机制尚未清楚。 方法 研究设计和研究人群 招募了牙周和全身...
  • RNA-seq数据分析文献25-RNAseq+蛋白组学-4.183
    导读 思路:细胞系溶菌酶处理--RNA-seq与差异基因分析--功能富集--蛋白组学分析;图表:实验流程图、差异基因功能图、火山图、热图、基因富集图、互作分析图;差异基因表、基因功能富集表、蛋白质组学定量结果表; 摘要 本文是一篇单核细胞系样品的RNA-seq数据分析文章,作者希望从RNA-seq数据中研究溶菌酶对单核细胞基因表达量的差异。 摘要部分介绍了溶菌酶的功能和实验流程。 前言 背景部分作者介绍了溶菌酶的生物学功能和临床应用,指出其与免疫细胞互作的分子机制尚未发现。 结果 在用溶菌酶处理1小时结束...
  • RNA-seq数据分析文献29 - 狗前列腺RNAseq-4.011
    导读 思路:实验前处理--RNA-seq与差异基因分析--通路富集分析;图表:RNA-seq质控图、Venn图、PCA图、差异基因热图;实验对象信息表; 摘要 本文是一篇犬前列腺癌样品的RNA-seq数据分析文章,作者希望从RNA-seq数据中研究超声引导下细针穿刺活检的检测能力。 前言 背景部分介绍了犬前列腺癌的传统检测方法和本研究的目的。 结果 1 实验对象 本部分介绍了本实验的实验对象和检测结果。 2 RNA数量 在来自41只狗的42个US-FNA样本,来自31只狗的31个PM-FNA吸出物和来自4...
  • RNA-seq数据分析文献2 - 基因敲除 -RNAseq
    除去准备实验模型不算,本篇是一个RNAseq实验,写了一篇文章。思路:实验处理--RNA-seq和差异基因分析--差异基因富集分析;图表:研究背景和实验处理图、火山图、热图、GO富集结果、GO散点图;差异基因表,附加材料为实验处理图,RNA-seq定量结果表。 摘要 本篇文章中,作者主要通过将GRL敲除后斑马鱼的RNA-seq数据研究目的基因的通路和下游基因。 前言 本部分作者阐述了研究基因和动物材料相关的内容。 方法 动物材料和预处理 本部分作者详细介绍了研究所用的动物材料和CRISPR/Cas9敲除的...
  • RNA-seq数据分析文献21-公共数据WGCNA分析-5.515
    Comprehensivetranscriptomicanalysisindicatesbrainregionalspecificalterationsintype2diabetes 全面的转录组分析表明2型糖尿病的大脑区域特异性改变 期刊:Aging(AlbanyNY)影响因子:5.515发表单位:北京大学健康科学中心基础医学院 导读 思路:GTEx数据收集--差异表达基因分析,GO、KEGG功能富集分析--基因共表达分析,网络特征、T2D相关模块及中枢基因的识别。图表:统计类如柱形图、提琴图、散点图,...
  • RNA-seq数据分析文献6 - TCGA数据分析
    导读 思路:公共数据收集--RNA-seq和差异基因分析--互作网络分析及模型构建。 图表:常规柱形图、散点图、箱线图、森林图等统计图;相关图、互作网络图、基因表达热图、生存曲线图等。 摘要 背景: 尿道膀胱癌(BLCA)是世界范围内最常见的预后不良的恶性肿瘤之一。 这项研究旨在探索有效的预后生物标志物,并建立BLCA患者的预后风险评分模型。 方法: 基于从癌症基因组图谱数据库中检索到的RNA-Seq数据,通过加权基因共表达网络分析(WGCNA)确定与BLCA病理阶段相关的共表达模块。 通过Cox比例风险...
  • RNA-seq数据分析文献8
    导读 思路:公共数据收集--蛋白质-RNA互作模型分析及验证--motif分析。图表:常规柱形图、散点图、箱线图、热图、韦恩图等统计图;motif图等。 摘要 通过剪接、转运、翻译和降解,基因表达的转录后水平受到严格调控。RNA结合蛋白(RBP)在转录后基因调控中起关键作用,RBP-RNA相互作用的遗传变异影响基因产物和功能。本篇研究开发了一种计算方法,ASPRIN(等位基因特异性蛋白质-RNA相互作用),通过CLIP-seq和RNA-seq数据的联合分析,观测CLIP-seq中RBP等位基因偏好(与RN...
  • RNA-seq数据分析文献17 - siRNA - RNA-seq
    导读 思路:实验处理(干扰RNA)和实验验证--RNA-seq和差异基因分析--功能富集分析--验证下游基因; 图表:实验处理图、火山图、PCA图、通路富集图、Venn图、qPCR结果图、实验验证图;附加材料为差异基因表和实验验证图。 摘要 摘要部分作者根据之前的研究发现JAK1基因的重要作用,介绍本研究的主要内容。 前言 背景部分作者介绍了未折叠的蛋白质反应(UPR)的研究背景和JAK家族的功能。 方法 RNA测序和生物信息学 通过Qubit荧光计定量RNA。 通过BioanalyzerNano芯片评估...