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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
1
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可能是其中的核心基因。本工作有望为缺血性心力衰竭相关转化研究中的干预靶点与路径选择提供空间与通路参考。 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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基于差异共表达分析的肝癌特异性基因的筛选与验证
2
作者 岳宇巍 王化琨 《黑龙江大学自然科学学报》 CAS 2021年第1期9-16,共8页
结合一种新颖的差异共表达分析方法,应用生物信息学工具,在多个肝组织数据集中获取与肝癌相关的基因模块和枢纽基因(Hub gene)。传统的差异表达分析方法只关注平均表达水平的差异,忽略了基因共同表达的信息。与传统差异表达分析方法相比... 结合一种新颖的差异共表达分析方法,应用生物信息学工具,在多个肝组织数据集中获取与肝癌相关的基因模块和枢纽基因(Hub gene)。传统的差异表达分析方法只关注平均表达水平的差异,忽略了基因共同表达的信息。与传统差异表达分析方法相比,本方法可以有效地从基因相互作用角度识别出肝癌的关键基因。关键基因主要参与了p53、细胞周期、癌症和Wnt等重要的信号通路,其中HDAC1、APOB、UBE2D1、SOCS1和ELAVL1基因既没有显著的差异表达,也没有参与重要的癌症通路,但经鉴定这些基因与肝癌的发生和发展密切相关。生存曲线分析表明,有7个基因差异表达使得肝癌患者总体生存率显著降低(p<0.01)。这些结果可以作为差异表达分析研究结论的补充,为肝癌的诊断和治疗靶点选择及预后判断提供参考。 展开更多
关键词 差异共表达分析 基因网络 肝癌 枢纽基因
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基于加权基因共表达网络分析探讨急性胰腺炎相关脓毒症潜在的关键基因
3
作者 桑珍珍 冯顺易 李勇 《安徽医药》 2025年第5期940-944,I0002,I0003,I0004,共8页
目的旨在识别急性胰腺炎相关脓毒症的关键基因。方法2023年3―9月从GEO数据库下载基因数据集。采用WGCNA确定急性胰腺炎和脓毒症的枢纽模块,并将两个模块交叉以确定与急性胰腺炎相关脓毒症有关的共同基因。采用R软件筛选出急性胰腺炎和... 目的旨在识别急性胰腺炎相关脓毒症的关键基因。方法2023年3―9月从GEO数据库下载基因数据集。采用WGCNA确定急性胰腺炎和脓毒症的枢纽模块,并将两个模块交叉以确定与急性胰腺炎相关脓毒症有关的共同基因。采用R软件筛选出急性胰腺炎和脓毒症的差异表达基因,同时结合WGCNA和差异分析的结果,得到与急性胰腺炎和脓毒症相关的候选基因,最后将两者取交集得到急性胰腺炎相关脓毒症的关键基因。利用GO和KEGG对急性胰腺炎和脓毒症的交集差异表达基因进行功能富集分析。结果WGCNA分析得到6个急性胰腺炎相关枢纽模块和12个脓毒症相关枢纽模块,将其交叉后共获得161个共同基因。结合WGCNA和差异分析的结果,得出与急性胰腺炎和脓毒症相关的候选基因,通过将候选基因交叉,共筛选出11个关键基因(CRISP3、ENTPD7、ERLIN1、HK3、JAK2、KLRF1、MMP9、NEU1、PLP2、SH3GLB1、TP53I3)。根据功能富集分析,急性胰腺炎相关脓毒症的关键基因主要在免疫和炎症相关通路中增强。结论CRISP3、ENTPD7、ERLIN1、HK3、JAK2、KLRF1、MMP9、NEU1、PLP2、SH3GLB1、TP53I3可能是参与急性胰腺炎相关脓毒症的关键基因。 展开更多
关键词 急性胰腺炎 脓毒症 关键基因 加权基因共表达网络分析 基因本体论
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基于转录组学与加权基因共表达网络分析探讨降脂轻身胶囊介导NF-κB/NLRP3/Caspase-1信号轴改善高脂血症小鼠的作用及机制 被引量：1
4
作者 徐学功 刘燕 +4 位作者 苏东东 赵梦 黑炫鼎 翟晨光 陈晓阳 《中药新药与临床药理》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1816-1826,共11页
目的基于转录组学与加权基因共表达网络分析(WGCNA)探讨降脂轻身胶囊介导NF-κB/NLRP3/Caspase-1信号轴改善高脂血症的作用机制。方法将40只C57BL/6小鼠随机分为对照组、模型组、瑞舒伐他汀组(1.3 mg·kg^(-1))及降脂轻身胶囊低、... 目的基于转录组学与加权基因共表达网络分析(WGCNA)探讨降脂轻身胶囊介导NF-κB/NLRP3/Caspase-1信号轴改善高脂血症的作用机制。方法将40只C57BL/6小鼠随机分为对照组、模型组、瑞舒伐他汀组(1.3 mg·kg^(-1))及降脂轻身胶囊低、高剂量组(0.6、2.4 g·kg^(-1)),每组8只。除对照组给予普通饲料外,其余各组给予高脂饲料维喂养,以复制高脂血症模型。各给药组小鼠每日按上述剂量灌胃给药,每日1次,连续干预10周。称取小鼠肝脏质量并计算肝脏指数、Lee’s指数、肝脏胫骨比值;采用HE染色、油红O染色法观察肝脏组织病理学变化;ELISA法检测血清生化指标:总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、白细胞介素(IL)-18、IL-1β;采用博奥晶典小鼠真核转录组芯片V4对肝脏组织进行转录组测序,并进行芯片表达信息与血脂水平性状信息的加权基因共表达网络分析;分析得到降脂轻身胶囊干预高脂血症的核心基因群(潜在作用靶点),并进行蛋白质互作(PPI)网络分析及GO功能、KEGG通路富集分析;采用RT-qPCR法检测肝脏组织NF-κB、NLRP3、Caspase-1、IL-18、IL-1βmRNA表达水平;免疫荧光法检测肝组织中NF-κB、NLRP3、Caspase-1蛋白表达。结果与模型组比较,降脂轻身胶囊能明显降低高脂血症小鼠的体质量、肝湿质量、肝指数、Lee’s指数、肝脏胫骨比值(P<0.05);有效减轻高脂血症小鼠肝组织炎性浸润及脂肪变性,明显减少脂质沉积面积(P<0.05);明显降低血清TG、TC、LDL-C、ALT、AST、IL-18、IL-1β水平(P<0.05);明显下调肝组织中NF-κB、NLRP3、Caspase-1蛋白及mRNA表达(P<0.05),降低肝组织中IL-18、IL-1βmRNA表达水平(P<0.05)。转录组学与加权基因共表达网络分析显示,降脂轻身胶囊对血脂的调控作用与炎症通路密切相关。结论降脂轻身胶囊能够调节NF-κB/NLRP3/Caspase-1信号轴抑制高脂血症小鼠肝组织炎症反应,进而改善高脂血症小鼠的血脂水平。 展开更多
关键词 降脂轻身胶囊 高脂血症 转录组学 加权基因共表达网络分析 NF-κB/NLRP3/Caspase-1信号轴 炎症反应 小鼠
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抑郁症转录组学的加权基因共表达网络分析
5
作者 樊宁丹 王敏 +6 位作者 韦锦学 窦翊愷 杜玥 王瑜 赵连生 杨潇 马小红 《临床精神医学杂志》 CAS 2024年第6期425-429,共5页
目的:基于转录组水平探索抑郁症的病因学机制。方法:检测157例抑郁症患者及135名健康对照者的外周血转录组学数据。使用加权基因共表达网络分析,寻找与抑郁症相关的基因共表达模块,利用基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因与基因组... 目的:基于转录组水平探索抑郁症的病因学机制。方法:检测157例抑郁症患者及135名健康对照者的外周血转录组学数据。使用加权基因共表达网络分析,寻找与抑郁症相关的基因共表达模块,利用基因本体论(gene ontology,GO)和京都基因与基因组百科全书(Kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)进行功能富集,使用蛋白质间相互作用(protein-protein interaction,PPI)分析寻找关键基因。结果:发现了2个与抑郁症相关的共表达网络,主要与模式识别受体、肿瘤坏死因子和Notch信号通路及帕金森病等神经退行性疾病的生物学过程相关,识别出细胞肿瘤抗原p53(cell tumor antigen p53,TP 53)、肿瘤坏死因子受体相关因子6(tumor necrosis factor receptor-associated factors 6,TRAF 6)和核糖体蛋白L5(ribosomal protein L5,RPL 5)等8个关键基因。结论:抑郁症患者的炎症、免疫、代谢以及核糖体翻译修饰相关的基因在转录过程中存在异常表达。 展开更多
关键词 抑郁症 转录组学 加权基因共表达网络分析 细胞肿瘤抗原p53 NOTCH信号通路
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基于加权基因共表达网络分析挖掘子痫前期的诊断标志物
6
作者 姚瑞倩 喻东 薛赓 《海军军医大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第12期1529-1539,共11页
目的通过生物信息学分析和机器学习模型挖掘公共数据库中的有效信息,识别子痫前期相关的候选基因,以提高子痫前期早期诊断的准确性并为发病机制和诊疗研究提供靶点。方法从基因表达综合数据库中检索子痫前期患者和正常孕妇胎盘组织样本... 目的通过生物信息学分析和机器学习模型挖掘公共数据库中的有效信息,识别子痫前期相关的候选基因,以提高子痫前期早期诊断的准确性并为发病机制和诊疗研究提供靶点。方法从基因表达综合数据库中检索子痫前期患者和正常孕妇胎盘组织样本的RNA-seq数据集,利用生物信息分析工具完成数据下载、质量控制、比对及定量后获得基因表达矩阵。采用DESeq21.38.3工具筛选差异表达基因,通过基因本体和京都基因与基因组百科全书数据库确定富集通路,利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)构建共表达网络,利用随机森林算法建立机器学习预测模型。结果4个数据集156例孕妇(70例子痫前期患者、86例正常孕妇)胎盘组织样本共筛选出49个共有差异表达基因,这些基因显著富集在细胞外区域、卵泡刺激素分泌的正向调节通路、激素活性通路及细胞因子-细胞因子受体相互作用等信号通路。通过WGCNA将49个差异表达基因分为7个共表达模块,鉴定出与子痫前期高度相关的关键模块,并筛选出6个候选关键基因,分别为fms相关受体酪氨酸激酶1(FLT1)、冠毛素2(PAPPA2)、蛋白磷酸酶1调节抑制因子亚基1C(PPP1R1C)、肌球蛋白ⅦB(MYO7B)、长基因间非蛋白编码RNA 2009(LINC02009)和抑制素亚基α(INHA)。基于这6个关键基因构建的随机森林模型对子痫前期有较好的预测价值(AUC=0.978)。结论子痫前期可能与激素分泌、免疫反应、血管生成因子、妊娠相关血浆蛋白、抑制素等有关,相关基因或可成为子痫前期诊断的候选标志物。 展开更多
关键词 子痫前期 生物标志物 加权基因共表达网络分析 随机森林模型
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雨生红球藻虾青素调控下珍珠龙胆石斑鱼抗氧化能力及相关基因的加权基因共表达网络分析
7
作者 高金伟 姜智飞 +2 位作者 张文慧 周文礼 卢文玉 《海洋渔业》 CSCD 北大核心 2024年第5期586-598,共13页
为研究雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)虾青素对珍珠龙胆石斑鱼(Epinephelus lanceolatus♂×E.fuscoguttatus♀)生长及抗氧化能力的影响,制备了虾青素分别为0 mg·kg^(-1)(对照组)、48.56 mg·kg^(-1)(低剂量组)和189... 为研究雨生红球藻(Haematococcus pluvialis)虾青素对珍珠龙胆石斑鱼(Epinephelus lanceolatus♂×E.fuscoguttatus♀)生长及抗氧化能力的影响,制备了虾青素分别为0 mg·kg^(-1)(对照组)、48.56 mg·kg^(-1)(低剂量组)和189.56 mg·kg^(-1)(高剂量组)的3种饲料,开展了为期60 d的饲养实验。分析了石斑鱼生长性能和血清抗氧化能力指标,并联合差异表达基因(DEGs)和加权基因共表达网络(WGCNA)分析,鉴定了抗氧化相关的共表达基因模块,根据模块内基因的连接度筛选核心基因。结果显示,低剂量组和高剂量组相比对照组,石斑鱼末体质量(FBW)、增重率(WGR)和特定生长率(SGR)均显著增加(P<0.05),超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)活力显著升高(P<0.05),丙二醛(MDA)含量显著降低(P<0.05);低剂量组和高剂量组分别筛选出DEGs 3089个和3012个,DEGs主要富集到Jak-STAT信号通路、趋化因子信号通路和AMPK信号通路。WGCNA分析共构建了17个共表达模块,筛选得到black、turquoise、magenta和lightgreen共4个具有生物学意义且与抗氧化显著相关(相关系数的绝对值>0.60)的特异性共表达模块,GO和KEGG功能富集分析均表明,特异性模块富集到的Jak-STAT信号通路和Autophagy信号通路在珍珠龙胆石斑鱼抗氧化过程中具有重要的作用。选取连通性最高的前20个基因进行核心基因筛选,通过基因功能注释最终筛选到14个核心基因。以核心基因为节点构建的共表达网络中包括zf-C2H2、zf-BED和zf-MIZ等转录因子。结果表明,雨生红球藻虾青素可以提高珍珠龙胆石斑鱼的生长性能和抗氧化能力,筛选得到的核心基因可能在珍珠龙胆石斑鱼的抗氧化调控中发挥重要作用,研究结果可为石斑鱼优质饲料的开发提供参考。 展开更多
关键词 转录组分析 珍珠龙胆石斑鱼 抗氧化 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
8
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、CLEC1B和FCN3可能是HCC的新型潜在生物标志物,这些Hub基因可能为HCC的靶向治疗提供理论基础。 展开更多
关键词 癌 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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基于血清药物化学与加权基因共表达网络分析探究葛兰心宁胶囊治疗冠心病的作用
9
作者 靳琪鹏 王肖龙 《中成药》 CAS CSCD 北大核心 2024年第10期3483-3491,共9页
目的探究葛兰心宁胶囊治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病(CAD)可能调控的关键靶点基因。方法HPLC法对入血成分进行鉴定,同时借助GSE20680数据集,基于P<0.05标准,筛选出15549个差异表达基因。利用加权基因共表达网络分析,鉴定与疾病相关... 目的探究葛兰心宁胶囊治疗冠状动脉粥样硬化性心脏病(CAD)可能调控的关键靶点基因。方法HPLC法对入血成分进行鉴定,同时借助GSE20680数据集,基于P<0.05标准,筛选出15549个差异表达基因。利用加权基因共表达网络分析,鉴定与疾病相关的模块基因。确定入血成分可能调控的关键靶点基因,进一步取交集,对其靶点进行富集分析,探索关键靶点的功能和参与的通路,并完成其与相关成分的分子对接。通过动物实验验证加权基因共表达网络分析结果。结果鉴定出21种入血成分。GO分析显示,交集基因主要参与凋亡、炎症反应的调控。KEGG分析显示,入血成分治疗CAD主要参与NF-κB信号通路、糖尿病心肌病等相关通路。分子对接实验验证了同时调控关键靶点PTGS2、PLAU 4种入血成分的相互作用。动物实验显示,葛兰心宁胶囊能够降低小鼠主动脉窦的脂质蓄积,缩小斑块面积,减少PTGS2、PLAU表达。结论本研究揭示了葛兰心宁胶囊入血成分及其治疗CAD可能调控的关键靶点基因,为其进一步临床应用提供了重要依据。 展开更多
关键词 葛兰心宁胶囊 冠心病 血清药物化学 加权基因共表达网络分析 PTGS2 PLAU
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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
10
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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基于加权共表达网络分析筛选4个帕金森病的关键基因及免疫浸润分析
11
作者 杨新瑞 刘艳华 +3 位作者 杨艳艳 李倩倩 张越 何芳 《包头医学院学报》 CAS 2024年第1期30-35,共6页
目的:通过生物信息学的方法挖掘帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的关键基因,为PD提供新的诊断标志物及免疫细胞浸润特征。方法:从高通量基因表达(gene expression omnibus,GEO)数据库下载合并GSE20163和GSE20164数据集并筛选差异表... 目的:通过生物信息学的方法挖掘帕金森病(Parkinson’s disease,PD)的关键基因,为PD提供新的诊断标志物及免疫细胞浸润特征。方法:从高通量基因表达(gene expression omnibus,GEO)数据库下载合并GSE20163和GSE20164数据集并筛选差异表达基因(differential expression genes,DEGs)。采用基因本体(gene ontology,GO)和京都基因和基因组百科全书(kyoto encyclopedia of genes and genomes,KEGG)数据库分析预测DEGs的生物学功能,然后进行加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)识别PD相关模块基因,并对DEGs和PD相关模块基因取交集,使用最小绝对收缩和选择算法(least absolute shrinkage and selection operator,LASSO)回归分析缩小交集基因并确定PD关键基因,最后对关键基因进行免疫浸润分析,并用数据集GSE49036对上述4个基因进行验证。结果:共筛选出34个DEGs,主要与神经递质转运、学习记忆和认知等生物学过程相关。共获得WGCNA关键模块基因41个,与DEGs取交集获得19个交集基因,最终通过LASSO回归分析确定SLC18A2、SV2C、CUX2和CALB1共4个PD关键基因,根据受试者工作特征(receiver operating characteristic,ROC)曲线显示4个关键基因诊断PD的准确度较高。与对照组相比,PD中未成熟树突状细胞以及γδT细胞表达相对较低,嗜中性粒细胞细胞表达较高。数据集GSE49036验证发现,SLC18A2、SV2C和CUX2在PD和对照组中基因表达差异有显著性意义,且ROC曲线显示诊断PD的准确性较高,而CALB1基因表达差异不显著。结论:利用生物信息学方法筛选出4个PD关键致病基因,首次报道CUX2基因与PD相关性,为PD的诊断和疾病的发生发展机制提供新的线索。 展开更多
关键词 帕金森病 加权共表达网络分析 差异表达基因 生物信息学
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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 被引量：1
12
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、GTPase激活剂活性、外源蛋白结合等分子功能。通过WGCNA共筛选出56个枢纽基因,3种机器学习交集得到1个特征基因:TRBV7-2。ROC曲线分析得出TRBV7-2的AUG=0.72,具有较高的临床诊断价值,其表达量在脓毒症免疫抑制患者样本中显著下调。RT-qPCR结果显示,脓毒症免疫抑制组小鼠血液中TRBV7-2基因表达低于脓毒症免疫正常组。通过分子对接技术得出小檗碱、黄芩苷、苍术素等10个潜在靶向中药活性成分。结论TRBV7-2可能作为脓毒症免疫抑制的诊断生物标志物,小檗碱等10味靶向中药活性成分可能成为降低脓毒症致死率的立足点。 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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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
13
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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基于加权基因共表达网络分析及机器学习构建铁死亡相关基因在多囊卵巢综合征的疾病模型及相关中药预测 被引量：1
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作者 唐昕燃 陈顺德 +3 位作者 崔立生 胡真榕 沈浮 彭芮 《中医药导报》 2024年第6期133-140,166,共9页
目的:利用机器学习分析铁死亡基因与多囊卵巢综合征(PCOS)的相关性,构建诊断及预后风险模型,探讨PCOS的潜在铁死亡机制,并预测相关中药。方法:多芯片标准化合并GEO数据库的卵巢组织芯片,采用加权基因共表达网络分析(WGCNA)算法筛选与PCO... 目的:利用机器学习分析铁死亡基因与多囊卵巢综合征(PCOS)的相关性,构建诊断及预后风险模型,探讨PCOS的潜在铁死亡机制,并预测相关中药。方法:多芯片标准化合并GEO数据库的卵巢组织芯片,采用加权基因共表达网络分析(WGCNA)算法筛选与PCOS相关的铁死亡特征基因,对特征基因进行功能富集分析,利用多种机器学习进行构建并筛选疾病模型,提取最优的疾病特征基因,并构建风险模型,分析其与免疫浸润细胞及功能之间的相关性,对铁死亡基因进行中药及小分子化合物预测,并对小分子化合物与铁死亡靶点进行分子对接验证。结果:共提取26个铁死亡与PCOS的强相关交集靶基因,主要在铁死亡通路中的Xc-系统和铁代谢通路上发挥作用。通过WGCNA结合机器学习筛选以HMOX1、IFNA1、LPCAT3、FOXO4和PARP3为特征基因的RF模型有较优的模拟特性,并通过绘制列线图来预测各基因表达的患病风险性。上述模型基因与PCOS的发病呈正相关性。免疫浸润分析提示多种免疫细胞在两组之间存在显著浸润差异,预测的中药中丹参、三七可能是其潜在的分子药物来源,分子对接中丹酚酸B、葛根素与黄芪甲苷A的匹配程度最高。结论:以HMOX1、IFNA1、LPCAT3、FOXO4和PARP3为特征基因的铁死亡相关基因模型可为早期识别和治疗POCS提供新思路。铁死亡相关基因可通过干预多种途径在PCOS中发挥重要作用,中医药在干预PCOS中可能通过调节铁稳态代谢来介导铁死亡途径。 展开更多
关键词 多囊卵巢综合征 铁死亡 加权基因共表达网络分析 机器学习 疾病模型 GEO数据库 中药预测
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基于加权基因共表达网络分析鉴定PE患者的潜在生物标志物
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作者 张慧杰 曲洪美 马江磊 《巴楚医学》 2024年第1期44-49,共6页
目的:本研究旨在通过对子痫前期(PE)患者基因数据集进行加权基因共表达网络分析(WGCNA),寻找PE的分子标志物。方法:从GEO数据库下载GSE10588表达数据集,该数据集包括17例PE患者和26例对照者的胎盘组织转录组数据。使用差异表达分析及WG... 目的:本研究旨在通过对子痫前期(PE)患者基因数据集进行加权基因共表达网络分析(WGCNA),寻找PE的分子标志物。方法:从GEO数据库下载GSE10588表达数据集,该数据集包括17例PE患者和26例对照者的胎盘组织转录组数据。使用差异表达分析及WGCNA筛选与PE相关的重点差异表达基因(DEGs),利用基因本体论(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路分析来探索重点基因的生物学作用。构建蛋白-蛋白相互作用(PPI)网络筛选关键枢纽基因,并通过风险预测模型和受试者工作特征(ROC)曲线评价这些枢纽基因对PE的预测效果。结果:共获得138个DEGs,其中包括100个上调和38个下调DEGs。通过WGCNA确定了23个与PE发病最相关的重点DEGs。GO和KEGG通路分析显示,这些重点DEGs在调节促性腺激素分泌、白细胞分化、造血功能、内分泌功能及B细胞的激活等生物学作用中发挥重要作用。在PPI网络中,卵泡抑素相关基因3(FSTL3)、酪氨酸激酶受体1(FLT1)、抑制素亚单位A(INHBA)、N-myc下游调节基因1(NDRG1)和瘦素(LEP)等成为节点最多的基因。风险预测和ROC曲线表明,FSTL3和LEP具有较高的风险得分和诊断价值。结论:FSTL3和LEP可以作为预测和诊断PE的生物标志物。 展开更多
关键词 子痫前期 加权基因共表达网络分析 生物标志物 卵泡抑素相关基因3 瘦素
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基于加权基因共表达网络分析和机器学习的肛瘘潜在生物标志物筛选及实验研究
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作者 庞雪 《安徽医科大学学报》 CAS 北大核心 2024年第11期1958-1966,共9页
目的利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)、机器学习算法、免疫浸润分析和动物实验筛选肛瘘(AF)潜在的生物标志物。方法下载基因表达数据库中包含AF和瘘管旁组织(PF)的转录组数据进行差异分析,对差异表达基因(DEGs)进行基因本体(GO)和京... 目的利用加权基因共表达网络分析(WGCNA)、机器学习算法、免疫浸润分析和动物实验筛选肛瘘(AF)潜在的生物标志物。方法下载基因表达数据库中包含AF和瘘管旁组织(PF)的转录组数据进行差异分析,对差异表达基因(DEGs)进行基因本体(GO)和京都基因与基因组百科全书(KEGG)信号通路富集分析。整合WGCNA结果和DEGs,筛选AF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AF的潜在生物标志物,并进行免疫浸润分析,复制AF大鼠模型进行验证。结果共获得377个DEGs,主要富集在B细胞受体信号通路、趋化因子信号通路等。机器学习算法筛选出AF的潜在生物标志物基质金属蛋白酶13(MMP13)。AF样本中记忆B细胞、浆细胞、M0巨噬细胞、M1巨噬细胞比例高于PF样本,静息CD4记忆T细胞、静息树突细胞比例低于PF样本。MMP13与M0巨噬细胞、活化肥大细胞和幼稚B细胞呈正相关;与静息肥大细胞呈负相关。实验结果显示,大鼠AF样本中MMP13表达水平高于对照组。结论AF发病涉及多种免疫细胞和信号通路,MMP13在AF组织中表达显著增高,与多种免疫细胞具有相关性,可能成为AF潜在的生物标志物。 展开更多
关键词 肛瘘 加权基因共表达网络分析 机器学习 生物标志物 免疫浸润
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MSTN^(-/-)鲁西黄牛肌肉全转录组共表达网络及转录本富集分析
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作者 强明威 陈星宇 +6 位作者 王桥梦 胡德宝 张林林 李新 丁向彬 郭宏 郭益文 《黑龙江畜牧兽医》 CAS 北大核心 2024年第7期59-67,共9页
为了探究与牛骨骼肌发育相关的共表达网络及核心转录本,挖掘牛骨骼肌在发育过程中的调控转录本,试验采用新的fastp+kallisto+Sleuth分析方法对牛骨骼肌转录组测序数据进行分析,通过转录组测序分析筛选出两组肌肉样本差异表达的RNA,对其... 为了探究与牛骨骼肌发育相关的共表达网络及核心转录本,挖掘牛骨骼肌在发育过程中的调控转录本,试验采用新的fastp+kallisto+Sleuth分析方法对牛骨骼肌转录组测序数据进行分析,通过转录组测序分析筛选出两组肌肉样本差异表达的RNA,对其进行GO功能注释分析和KEGG信号通路富集分析、WGCNA分析和GSEA富集分析。结果表明:转录组测序共鉴定出32919个转录本,按照是否满足|lbFC|≥2、P<0.05的条件共筛选出457个差异表达转录本,其中上调转录本303个,下调转录本154个。457个差异表达转录本共涉及106个GO功能注释条目和14个KEGG信号通路,差异表达转录本主要富集在与细胞周期、细胞生长密切相关的基因功能注释和信号通路中。457个差异表达转录本被划分到显著相关的3个转录本模块,棕色模块有83个转录本,蓝色模块有93个转录本,绿色模块有111个转录本,并且筛选出10个核心转录本。核心转录本多数集中在细胞黏附分子、AMPK信号通路、PI3K-Akt信号通路、肌动蛋白细胞骨架的调节等与细胞周期、细胞生长密切相关的通路中。说明牛骨骼肌发育受基因转录水平调控的影响。 展开更多
关键词 牛 骨骼肌 转录组 转录本 共表达网络分析 基因集富集分析
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TNBS/乙醇溃疡性结肠炎大鼠模型差异表达 miRNA 与 mRNA 共表达分析 被引量：4
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作者 钦丹萍 周毅骏 +4 位作者 杨雪静 张春丽 李艳平 代群 孙佩娜 《中华微生物学和免疫学杂志》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期741-748,共8页
目的 研究2,4,6-三硝基苯磺酸（ TNBS）/乙醇溃疡性结肠炎（ UC）大鼠中,UC相关miRNA的调控作用,即miRNA与mRNA互作关系. 方法 用TNBS/乙醇灌肠,诱导UC大鼠模型.经过造模与14 d生理盐水灌胃后,解剖处死. 留取正常组与模型组大鼠相应的... 目的 研究2,4,6-三硝基苯磺酸（ TNBS）/乙醇溃疡性结肠炎（ UC）大鼠中,UC相关miRNA的调控作用,即miRNA与mRNA互作关系. 方法 用TNBS/乙醇灌肠,诱导UC大鼠模型.经过造模与14 d生理盐水灌胃后,解剖处死. 留取正常组与模型组大鼠相应的结肠组织. 通过大体及镜下观察,验证造模效果. 同时对相应结肠组织进行miRNA芯片检测,根据芯片结果及相关文献报道,筛选出与UC发病密切相关的miRNA并对其进行RT-PCR验证. 另外,利用miRWalk数据库对差异miRNA的靶基因进行预测. 为了验证预测结果与实际情况的相符度,又同步进行了mRNA水平的表达谱芯片实验,筛选出与差异miRNA确有互作作用的mRNA. 为了更好地说明miRNA与mRNA的互作关系,又利用David数据库对靶基因进行注释,最终形成miRNA与mRNA共表达网络. 结果模型组大鼠结肠大体及镜下表现均符合UC 的发病特征. 通过 miRNA芯片筛选出了68 个差异miRNA[倍数变化（fold change）〉2, P〈0.05,表达值（expression mean）〉7],结合相关文献报道,筛选出6个与UC发病密切相关的miRNA. 同时对这6个miRNA进行了RT-PCR实验,结果提示,与正常组相比,4个差异miRNA（ miR-146a-5p、miR-146b-5p、miR-126a-3p和miR-21-5p）表达明显上调（ P〈0.01,P〈0.05）,2个差异miRNA（miR-200b-3p、miR-145-5p）表达明显下调（P〈0.01）. 结合miRWalk数据库对这6个差异miRNA的靶基因预测结果和表达谱芯片结果,本研究发现IL-6、Ccl5、Mapk3、Smad7这4个mRNA与上述6个miRNA有互作关系. 最终通过David数据库对这种互作关系进行注释,以阐明其在UC发病中的重要作用. 结论 一个miRNA可以调控多条信号通路,而一条信号通路又受到多个miRNA的调控. 如果仅仅单纯抑制某条信号通路,可能并不能从根本上抑制炎症的发生. 而从其上游出发,研究miRNA作用,阐明相互关系,并调控mRNA的作用,可能可以从根本上逆转疾病的进程. 展开更多
关键词 TNBS/乙醇溃疡性结肠炎(UC)大鼠模型 表达谱 共表达分析
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基于加权基因共表达网络分析筛选肝细胞癌预后相关生物标志物及潜在治疗药物
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作者 张昊军 李泓毅 +4 位作者 智鹏 张钧栋 王紫宁 于琦 卢学春 《胃肠病学和肝病学杂志》 CAS 2024年第1期40-47,共8页
目的 筛选肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)预后相关生物标志物,从分子水平探讨HCC可能的发病机制,并预测对HCC具有潜在治疗作用的候选药物。方法 下载TCGA数据库和GEO数据库中HCC的转录组数据及其临床记录信息。分别对其基因表... 目的 筛选肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)预后相关生物标志物,从分子水平探讨HCC可能的发病机制,并预测对HCC具有潜在治疗作用的候选药物。方法 下载TCGA数据库和GEO数据库中HCC的转录组数据及其临床记录信息。分别对其基因表达谱数据进行加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)和差异表达基因分析,选取两个数据集中与疾病正相关性最高的模块基因与差异表达基因取交集作为关键基因。利用GO和KEGG对关键基因进行功能富集分析。利用STRING数据库构建PPI网络,使用Cytoscape软件对关键基因进行相关性分析,筛选核心基因。使用R语言程序包K-M进行生存分析明确核心基因与HCC患者预后关系。利用在线数据库DGIdb、DREMIT联合进行HCC潜在治疗药物的筛选,依据药物靶点匹配数量、优选得分、特异性得分对预测结果进行排序,选择排名靠前的药物作为可能的候选治疗药物。结果 最终共得到64个关键基因,主要富集于细胞周期与分裂、DNA复制和损伤修复、病毒感染、P53信号通路等。PPI分析发现,CDC20、KIF2C、CCNB2、KIF20A、CCNA2、TOP2A、UBE2C、NUSAP1、AURKA和TRX2为核心基因。K-M生存分析显示,CDC20、KIF20A、CCNA2、TOP2A与HCC的预后显著相关。DGIdb、DREMI联合筛选对HCC有潜在疗效的候选药物,其中索拉非尼、多维替尼、氟尿嘧啶、米托蒽醌等在DGIdb、DREMI中皆排名靠前。结论 CDC20、KIF20A、CCNA2、TOP2A可能是HCC预后的潜在生物标志物,但仍需进一步临床研究加以验证。HCC的发生发展可能与病毒感染、细胞周期与分裂,DNA复制和损伤修复、P53信号通路有关。索拉非尼、多韦替尼、氟尿嘧啶、米托蒽醌等可能作为HCC治疗的潜在临床候选药物。 展开更多
关键词 肝细胞癌 加权基因共表达网络分析 分子机制 生物标志物 药物预测
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基于加权基因共表达网络分析探究脑络欣通调控缺血性脑卒中炎症作用及分子机制
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作者 刘启伟 陈丽君 +1 位作者 阚红星 杨银凤 《安徽中医药大学学报》 CAS 2024年第6期73-79,共7页
目的基于加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)探究脑络欣通治疗缺血性脑卒中(ischemic stroke,IS)的作用及分子机制。方法首先从GEO数据库获取IS临床患者转录组数据,通过limma进行差异基因分... 目的基于加权基因共表达网络分析(weighted gene co-expression network analysis,WGCNA)探究脑络欣通治疗缺血性脑卒中(ischemic stroke,IS)的作用及分子机制。方法首先从GEO数据库获取IS临床患者转录组数据,通过limma进行差异基因分析和借助WGCNA挖掘IS相关靶点;然后筛选脑络欣通的活性成分并预测其作用靶点;最后对基于WGCNA筛选出的靶点与预测的作用靶点取交集,并取关键成分与靶点进行分子对接验证。结果WGCNA结果显示,脑络欣通活性成分作用的关键靶点有5个,即GLRX、ELANE、S100A8、BCL2A1和CAMP;KEGG富集分析显示,脑络欣通主要通过调控白细胞介素(interleukin,IL)-17和核因子(nuclear factor,NF)-κB炎症信号通路来达到抗IS的作用;分子对接结果显示,脑络欣通活性成分与其核心靶点具有良好的结合力。结论脑络欣通治疗IS具有多成分、多靶点和多通路协同作用的特征,其分子机制可能是通过脑络欣通中主要活性成分对IL-17和NF-κB炎症信号通路的调控来达到治疗IS的作用。 展开更多
关键词 加权基因共表达网络分析 脑络欣通 缺血性脑卒中 分子对接 分子机制
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