图像识别技术在基因芯片分析系统中的应用及VB实现

在基因芯片应用中 ,由于图像中待分析点的不规则分布 ,使得系统难以有效地对其进行识别 ,本研究用增加对比度、自适应阈值、二值化、稀疏分布模板搜寻等多种图像处理算法对图像进行处理、分析、识别 ,并且通过VB编程实现 ,达到了快速。

基因芯片分析急性心肌梗死患者外周血差异基因表达谱

冠状动脉疾病、心肌梗死是由多种遗传和环境因素,以及它们之间的相互作用引起的。2007年的全基因组关联研究（GWA）揭示了遗传与急性心肌梗死的关系。目前已经有11个染色体片段（chromosome segments）确定与心肌梗死相关。有研究表明染色体9p21与冠心病相关性最强。这些异常基因将来可能作为急性心肌梗死诊断及治疗的新靶点。

基因芯片分析系统智能温控装置的研究及应用

针对基因芯片分析系统的要求 ,基于自适应技术和模糊控制方法 ,本文设计了一种智能温度控制器 ,经仿真、实践表明 ,其在一定的模型误差范围内具有良好的控制品质和鲁棒性 ,有效地改善了基因芯片核酸分子的杂交质量。经大量临床试用表明 ,对病情的分析、识别准确率达

染色体基因芯片分析技术在不明原因智力落后诊断中的应用——附500例基因芯片结果分析

近年来．染色体基因芯片分析技术（Chromos-mal Microarray Analysis。CMA）随着技术的革新和通量的增加．逐步从科研领域走向临床诊断。2010年美国医学遗传医学学会发布了关于CMA在出生后缺陷中的临床应用指南111．提出CMA可代替染色体核型分析检测．作为不明原因的发育迟缓（智力损害）、多发畸形、非明显综合征及临床怀疑染色体病患儿的首选检测手段。随着该指南的颁布，欧洲、日本、新加坡、韩国也相继发布了指南，推荐CMA作为首选检测代替染色体核型分析技术。2011年，加拿大妇产科医师协会又发布了产前诊断的基因芯片应用指南。随着各国指南的发布，目前染色体基因芯片分析技术已广泛被临床实验室所认可．成为相关适应证在产前和产后领域的首选诊断检测技术。

基因芯片技术分析斑蝥素对肝癌细胞细胞毒作用的分子机制

目的 :研究抗癌药斑蝥素对肝癌细胞细胞毒作用的分子机制。方法 :应用基因芯片技术检测 12 .5 μmol/ L 斑蝥素作用于肝癌 QGY770 3细胞 2 4 h后基因表达谱的变化。结果 :斑蝥素抑制细胞表达参与细胞周期进程基因 (如 p 2 7、ref - 1、DN Apolymerase delta、X RCC9等 )、能量代谢基因 (如 malate dehydrogenase、ADP/ ATP translocase等 )、致瘤活性基因 (如 c- myc、tre等 )以及肿瘤特异表达基因 (如 bladder cancer related protein等 )。相反 ,斑蝥素促进了多种细胞生长抑制基因 (如 BCRA2、BTG2、dual- specificity protein phosphatase等 )以及凋亡相关基因 (如 ATL - derived PMA- responsive peptide等 )的表达。 结论 :斑蝥素改变调控细胞周期进程、细胞增殖。

2q37缺失综合征2例临床及基因芯片分析

2q37缺失综合征是由于2号染色体长臂3区7带片段缺失引起,患者常发生以智力及生长发育障碍、骨骼畸形、外观及行为异常为主的一系列症状,因此也称为BDMR综合征或AHO-like综合征。由于此类综合征临床表现多样,用常规的细胞遗传学检验技术较难检测到基因组微小缺失,在临床上常易漏检。

主分量分析方法和二次判别分析方法应用于基因芯片数据分析

本文主要采用主分量分析方法和二次判别分析(QDA)有监督分类的方法来对基因芯片(微阵列)数据进行分析。PCA是一种提取海量的数据有效特征的有效方法。可以获得与原来基因芯片数据更为接近的成分的提取特征的效果。实验表明采用PCA方法事先对数据处理不可以提高基因芯片数据分析的准确性。得出结论可为工业应用提供科学依据。

偏最小二乘方法和二次判别分析方法应用于基因芯片数据分析

主要用偏最小二乘(PLS)方法和二次判别分析(QDA)有监督分类的方法来对基因芯片(微阵列)数据进行分析.PLS是一种提取海量的数据有效特征的有效方法,可以获得与原来基因芯片数据更为接近的成分的提取特征的效果.结果表明用PLS方法事先对数据处理可以提高基因芯片数据分析的准确性.

线性判别分析和降维方法应用于基因芯片数据分析

主要采用偏最小二乘法和线性判别分析(LDA)有监督分类的方法来对基因芯片(微阵列)数据进行分析.PCA,PLS是一种提取海量数据有效特征的有效方法,而且可以获得与原来基因芯片数据更为接近的成分的提取特征的效果.比较PCA降维和PLS降维对LDA统计判别分类的效果.得出的结论可为工业应用提供科学依据.

线性判别分析和主分量分析法应用于基因芯片数据分析

文章主要采用主分量分析法和线性判别分析(LDA)有监督分类的方法来对基因芯片(微阵列)数据进行分析。PCA是一种提取海量的数据有效特征的有效方法。仅可以获得与原来基因芯片数据更为接近的成分的提取特征的效果。结果表明采用PCA方法事先对数据处理不可以提高基因芯片数据分析的准确性。

基因芯片技术筛选主动脉瘤与正常主动脉差异表达基因

目的利用基因芯片技术研究人主动脉瘤组织与正常主动脉组织基因表达谱的差异。方法选取主动脉瘤病例标本5例,正常主动脉标本4例。提取总RNA,反转录成c DNA、体外转录合成aRNA后与芯片进行杂交,对结果进行分析。同时利用RT-qPCR对从表达谱筛选出的其中6个差异基因进行基因转录水平的定量验证。结果人主动脉瘤组与正常主动脉组相比,表达差异倍数大于2的基因共有270个,其中有211个基因上调表达,59个基因下调表达。差异表达的基因主要参与信号传导、免疫反应和炎性反应等生物学过程。RT-qPCR检测结果与基因芯片结果的符合率为100%。结论主动脉瘤与正常主动脉的表达谱有较大差异,利用基因芯片技术结合RT-qPCR验证可以筛选出主动脉瘤差异表达的基因,为研究主动脉瘤发病机制提供分子基础。

基于mRNA和miRNA芯片探索影响结直肠癌肝转移的靶基因

目的筛选与结直肠癌(CRC)肝转移相关的靶基因。方法从Gene Expressed Omnibus(GEO)数据库下载mRNA和miRNA的表达谱(GSE30687和GSE44121)。通过limma函数包分析得出差异表达mRNA和差异表达miRNA。基于DAVID在线工具进行差异表达mRNA的GO功能富集分析和KEGG通路富集分析。利用TargetScan筛选由差异表达miRNA调节的靶基因,并构建miRNA-mRNA调节网络。结果与原发性CRC样品相比,在具有肝转移的CRC样品中筛选出180个差异表达mRNAs,其中116个表达下调,64个表达上调,另外筛选出15个差异表达miRNAs,表达上调的有6个,表达下调的有9个。差异表达mRNAs富集于32个GO terms中,如阴离子运输、细胞的顶端部分、脱氧核糖核酸酶活性等。另外,这些差异表达mRNAs主要富集在包括类固醇生物合成和霍乱弧菌感染在内的2条通路中。miRNA-mRNA调控网络包括50个miRNA-mRNA关系对,其中具有较高节点度的基因为纤连蛋白1(FN1)和骨髓嗜病毒整合位点1(MEIS1)。结论FN1 和MEIS1 基因可能是大肠癌肝转移的潜在生物标志物。

小型猪内翻膝内侧半月板的基因表达谱分析

背景:内翻型膝关节骨性关节炎常合并有明显的内侧半月板病变,然而,其发生机制尚不明确。目的:寻找内翻膝继发内侧半月板病变的分子机制。方法:切除7只成年五指山小型猪右侧后肢前交叉韧带及外侧副韧带,造成内翻膝模型(实验侧),而左侧后肢行假手术(对照侧)。造模后26周时取内侧半月板,行基因芯片分析。实验中的所有程序均于2017-12-05经海南省人民医院医学伦理委员会审核批准,批准号Med-Eth-Re[2020]5。结果与结论:2组样本中共发现差异表达基因893个,其中上调537个,下调356个。差异最明显的生物进程包括性别决定、间质形态发生、一氧化氮生物合成过程的调节;细胞成分包括膜的固有成分、质膜的整体成分、内质网膜、核外膜-内质网膜网络;分子功能包括过渡金属离子结合、铁离子结合。信号通路有2型糖尿病、TRP通道的炎性介质调节、AMPK信号通路。提示内翻膝半月板基因表达出现明显变化,这些差异表达的基因可能揭露出内翻膝继发半月板病变的机制,将为其治疗和早期诊断提供潜在靶点。

MEF来源的间充质干细胞诱导生成的调节型树突状细胞的基因表达谱分析

目的研究MEF来源的间充质干细胞(MEF-MSC)诱导的调节型树突状细胞(MEF-regDC)与不成熟树突状细胞(imDC)和成熟树突状细胞(maDC)之间的基因表达谱差异,从而揭示前者的基因表达特点。方法将骨髓造血干细胞与MEF-MSC共培养制备MEF-regDC,用Agilent芯片对3利树突状细胞(DC)进行基因芯片检测及相关分析,分析项目包括:差异倍数计算、主成分分析(PCA)和Go分类。结果MEF-regDC具有特征性的形态、表型和基因表达谱,PCA分析表明,MEF-regDC、imDC和maDC是不同的DC亚群,MEF-regDC与imDC相比,表达差异在2倍以上的基因数共有13 369个,差异在6倍以上的有3 247个,MEF-regDC与maDC相比,表达差异在2倍以上的基因数共有11 326个,差异在5倍以上的有3 299个,进一步的分析显示,3者在功能调节相关基因,免疫相关的基因和信号通路相关的基因的表达也有显著差异。结论MEF-MSCs诱导HPCs生成的MEF-regDC是一不同于传统imDC及maDC的具有特征性基因表达谱的DC亚群。

整合调控网络分析筛选骨髓增生异常综合征ABAT基因相关长链非编码RNA SET2-1及其对细胞增殖和凋亡的影响

目的构建具有骨髓增生异常综合征(myelodysplastic syndromes,MDS)特征的整合调控网络,从中筛选出调控ABAT(4-aminobutyrate aminotransferase)基因的长链非编码RNA(long non-coding RNA,LncRNA),并初步探讨其在MDS中的表达和功能。方法采用甲基化芯片和全基因组表达谱基因芯片对MDS患者和对照者的骨髓标本进行差异基因筛选,将筛选出的差异表达基因(differentially expressed genes,DEGs)、差异甲基化基因(differentially methylated genes,DEMs)、差异表达LncRNA(differentially expressed LncRNAs,DELs)进行整合分析,构建共表达调控网络,从中筛选出与ABAT基因具有相关性的LncRNA-SET2-1。采用qRT-PCR检测MDS患者和对照者骨髓标本中LncRNA-SET2-1和ABAT的表达水平,并在MDS转白细胞系SKM-1、急性白血病细胞系THP-1,以及对照细胞系HEK-293T中检测LncRNA-SET2-1的表达水平。建立稳定过表达LncRNA-SET2-1的SKM-1、THP-1细胞系,qRT-PCR检测ABAT表达变化、CCK-8法检测细胞增殖活力变化、流式细胞术检测细胞凋亡变化。并在ABAT敲减的SKM-1、THP-1细胞中检测LncRNA-SET2-1表达变化。结果通过共表达调控网络分析,筛选得到LncRNA-SET2-1与ABAT的相关性最高。MDS患者及SKM-1、THP-1细胞中LncRNA-SET2-1和ABAT的表达水平均显著下调(P<0.0001)。LncRNA-SET2-1过表达后,ABAT的表达量显著上调(P<0.01),而ABAT敲减后,LncRNA-SET2-1的表达量未发生显著变化。LncRNA-SET2-1过表达后,SKM-1、THP-1细胞的增殖活力显著下降,而凋亡细胞比例显著升高。结论LncRNA-SET2-1可能为ABAT的上游调控分子。LncRNA-SET2-1在MDS患者和MDS转白细胞系中均异常低表达,具有抑制MDS转白细胞增殖活力及促进细胞凋亡的功能。

不相交主成分分析(PCA)和遗传算法(GA)用于差异表达基因的识别

建立了一种基于不相交主成分分析(Disjoint PCA)和遗传算法(GA)的特征变量选择方法,并用于从基因表达谱(Gene expression profiles)数据中识别差异表达的基因.在该方法中,用不相交主成分分析评估基因组在区分两类不同样品时的区分能力;用GA寻找区分能力最强的基因组;所识别基因的偶然相关性用统计方法评估.由于该方法考虑了基因间的协同作用更接近于基因的生物过程,从而使所识别的基因具有更好的差异表达能力.将该方法应用于肝细胞癌(HCC)样品的基因芯片数据分析,结果表明,所识别的基因具有较强的区分能力,优于常用的基因芯片显著性分析(Significance analysis of microarrays,SAM)方法.

高脂饮食诱导胰岛素抵抗小鼠骨骼肌胰岛素信号通路相关基因表达的变化

目的:利用基因芯片技术研究高脂饮食诱导的胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)小鼠骨骼肌细胞胰岛素信号通路相关基因的改变,分析其变化规律,为寻找治疗IR的潜在药物作用靶点提供理论依据。方法:选用雄性C57BL/6小鼠40只,随机分为正常饮食组(NC组)和高脂饮食组(HC组)。分别饲养16周后,采用口服糖耐量试验(oral glucose tolerance test,OGTT)检测小鼠葡萄糖耐量;ELISA检测空腹血清胰岛素值(fasting insulin,FIN)以确定胰岛素抵抗模型成功;后分离小鼠股四头肌,提取总RNA,经过荧光标记后进行基因芯片杂交,利用芯片扫描仪记录荧光信号,并通过相关软件对所得数据进行统计学分析。结果:16周高脂饮食喂养结束后,HC组小鼠体重较NC组增加25.33%(P<0.05),FIN值较NC组增加77.19%(P<0.05)。OGTT峰值出现的时间较NC组延迟,血糖值在30min后下降缓慢,且在180min血糖值仍高于基础水平。胰岛素信号通路的差异表达基因有11个。表达上调的基因有3个,表达下调的基因有8个,这些基因涉及糖代谢、脂代谢、信号转导及转录等生物学过程。结论:16周的高脂饮食可以诱发C57BL/6小鼠产生IR。HC组小鼠骨骼肌胰岛素信号相关基因发生差异表达,这些基因与IR密切相关。本研究为寻找治疗IR潜在的药物靶点提供理论依据。

mig-14对伤寒沙门菌在高渗应激早期基因表达的调节

目的:探查伤寒沙门菌mig-14在高渗应激下对若干基因表达的调节作用。方法:用自杀质粒介导的同源重组方法制备伤寒沙门菌mig-14基因缺陷变异株,用基因芯片分析高渗应激早期野生株和mig-14缺陷株基因表达差异,并对部分结果采用实时荧光定量PCR进行验证。结果:成功制备伤寒沙门菌mig-14缺陷株,高渗应激早期mig-14变异株与野生株相比有77个基因表达下调和72个基因表达上调。结论:mig-14可能是一种调节基因,主要参与调节细菌的物质和能量代谢。

有氧运动对胰岛素抵抗小鼠骨骼肌基因表达谱的影响

目的:研究6周有氧跑台运动对胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)小鼠骨骼肌基因表达谱的影响。通过与安静对照组骨骼肌基因表达谱相比较,分析并筛选差异表达基因,为研究有氧运动防治IR的基因调控机制提供理论依据。方法:选用C57BL/6雄性小鼠80只,将其分为正常饮食组(NC,n=20)和IR模型组(n=60)。正常饮食组饲以基础饲料,模型组小鼠喂饲高脂饮食10周以建立IR模型。10周后,鉴定模型成立。将40只成模的IR小鼠随机分为安静对照组(HC,n=20)和运动组(HE,n=20)。HE组进行6周、5天/周、1次/天、60分钟/次、强度为75%VO2max的跑台训练。6周训练结束后24小时,分别检测小鼠口服葡萄糖耐量(OGTT),空腹血清胰岛素(FIN)水平,血清总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)和游离脂肪酸(FFA);提取小鼠股四头肌总RNA,经过荧光标记后进行基因芯片杂交,利用芯片扫描仪记录荧光信号,并通过相关软件对所得数据进行统计分析。结果:6周有氧运动后,运动组OGTT曲线峰值出现时间点较安静组明显前移,且峰值下降,平台期消失;运动后HE组TC、TG、FFA与HC组相比分别降低24.30%、40.56%和35.36%,HDL上升30.47%。比较HC组与HE组基因表达谱,共筛选出264个差异表达基因,其中运动后表达上调基因215个,下调基因49个,这些基因编码的蛋白涉及多个细胞信号通路。其中MAPK信号通路中有6个基因表达有差异,表达上调的基因有MAPK1、HSPB1、GNG12、ECSIT和STK3;下调的基因为TRP53。结论:6周有氧运动能够明显改善IR小鼠糖脂代谢障碍。MAPK信号通路可能参与骨骼肌细胞对运动的适应性改变,以及骨骼肌细胞对胰岛素敏感性的增强,由此推测该信号通路可能与改善机体IR密切相关。

胶质瘤组织中LncRNA-TSIX的表达与临床病理特征及预后的关系

目的:胶质瘤是人类中枢神经系统中最常见的恶性肿瘤,胶质瘤病人预后差、生存期短,寻找新的诊疗靶点以提高胶质瘤早期诊治率,改善胶质瘤患者预后,延长生存期,是目前临床亟待解决的问题。方法:在本研究中,我们从胶质瘤基因组图谱数据库中下载LncRNAs表达谱,通过R语言基因芯片分析技术筛选出胶质瘤中差异表达的LncRNA,通过LncRNA芯片(Agilent-045997 Arraystar human LncRNA microarray V3)对5例正常脑组织及5例胶质瘤组织中LncRNA的差异表达情况进行检测,选取差异表达最显著的LncRNA。随后,我们利用逆转录定量聚合酶链反应(RT-PCR)技术对63例患者差异基因的表达情况进行检测,分析其与胶质瘤临床病理特征及预后的关系。结果:通过聚类分析,我们发现LncRNA-TSIX是胶质瘤中表达差异最显著的LncRNA。RT-PCR结果发现胶质瘤中LncRNA-TSIX的表达量较正常组织显著下调,且在不同级别胶质瘤组织中表达量逐级下调,差异具有统计学意义(P < 0.01)。临床特征相关性分析显示LncRNA-TSIX与胶质瘤的恶性程度(WHO分级)密切相关。生存分析显示LncRNA-TSIX的低表达或表达缺失的患者预后更差。结论:胶质瘤组织中LncRNA-TSIX的表达与胶质瘤的进展及预后密切相关,有望成为协助胶质瘤诊断、治疗和预后方面的关键分子。