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定制生信分析，還得找小云

2023-11-28 10:18 作者:爾云間 0人讀過 | 我要投稿

熱點(diǎn)整體分析

01鐵死亡

鐵死亡是一種非凋亡和氧化損傷相關(guān)的調(diào)節(jié)性細(xì)胞死亡，主要由鐵積累、脂質(zhì)過氧化和隨后的質(zhì)膜破裂驅(qū)動(dòng)。鐵死亡的過程是通過利用表觀遺傳、轉(zhuǎn)錄和翻譯后機(jī)制實(shí)現(xiàn)的各種分子信號(hào)傳導(dǎo)進(jìn)一步控制的（Chen等人，2020b）目的：從先前的研究中獲取鐵死亡相關(guān)基因，通過鐵死亡相關(guān)基因?qū)颖具M(jìn)行分型，通過單因素cox分析進(jìn)行構(gòu)建鐵死亡預(yù)后標(biāo)志物，為了防止擬合使用lasso回歸，通過隨機(jī)分組來驗(yàn)證預(yù)后標(biāo)志物。意義：人類疾病的組織樣本中也會(huì)出現(xiàn)過度或不足的鐵死亡反應(yīng)，這凸顯了鐵死亡的病理相關(guān)性的潛力。因此，通過不同疾病其相應(yīng)的調(diào)控機(jī)制來關(guān)注鐵死亡的特征和生物標(biāo)志物是十分具有生物學(xué)意義。

02共刺激因子

盡管腫瘤細(xì)胞表達(dá)抗原，但自發(fā)的免疫介導(dǎo)的癌癥排斥似乎是一個(gè)罕見的事件。一些肽是T細(xì)胞受體參與構(gòu)成了激活新生T細(xì)胞的主要信號(hào)，但并不足以啟動(dòng)效應(yīng)細(xì)胞的有效生成和維持。T細(xì)胞的完全激活需要額外的信號(hào)，這些信號(hào)由存在于激活的抗原呈遞細(xì)胞上的成本刺激分子驅(qū)動(dòng)，但在腫瘤上很少。在發(fā)現(xiàn)B7-1（CD80）之后，其他幾個(gè)刺激分子已被證明有助于T細(xì)胞的激活，并與提高抗腫瘤免疫力有關(guān)。此外，增加對共抑制受體的了解，突出了可以主導(dǎo)性地抑制抗腫瘤T細(xì)胞功能的其他關(guān)鍵途徑。改善共刺激和干擾負(fù)性調(diào)節(jié)，仍然是治療癌癥的一個(gè)有吸引力的免疫治療方法。目的：從先前研究獲取免疫相關(guān)的共刺激分子，對樣本中的共刺激分子基因提取構(gòu)建標(biāo)志物，并根據(jù)標(biāo)志物分析，隨后研究標(biāo)志物與其他臨床信息的關(guān)系。驗(yàn)證標(biāo)志物，對不同分型的差異基因進(jìn)行富集分析，突變分析，免疫浸潤分析。意義：免疫共刺激分子是免疫治療的重要手段，通過研究免疫共刺激分子的機(jī)制，以及在疾病中的作用，可以為臨床研究提供新的見解。

03m6A+自噬基因

自噬是一種進(jìn)化上保守的蛋白質(zhì)降解過程，通過降解長壽的蛋白質(zhì)和有缺陷的細(xì)胞器來維持細(xì)胞的平衡。以前的研究表明，自噬的失調(diào)與腫瘤的發(fā)生密切相關(guān)。然而，自噬在腫瘤發(fā)病機(jī)制中的作用及其對預(yù)后的影響是復(fù)雜的，仍然不清楚。據(jù)報(bào)道，自噬涉及三種途徑：巨噬、微噬和伴侶介導(dǎo)的自噬（CMA）。自噬相關(guān)基因在腫瘤的進(jìn)展和預(yù)后中起到作用。N6-甲基腺苷（m6A）通過調(diào)節(jié)RNA穩(wěn)定性、microRNA加工、mRNA和mRNA翻譯來改變基因的表達(dá)和生物學(xué)功能，其失調(diào)已在各種人類癌癥中得到觀察。這些研究表明，m6A甲基化相關(guān)基因?yàn)榘┌Y的診斷和治療提供了更多可能性。目的：從HADb中獲得了自噬相關(guān)基因。提取樣本中m6A相關(guān)基因并計(jì)算m6A相關(guān)基因與自噬基因之間的相關(guān)系數(shù)，篩選出與m6A基因顯著相關(guān)的自噬基因。此外，將相關(guān)性系數(shù)大于0.5和 p<0.05的m6A-自噬對用于構(gòu)建共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)。隨后，篩選與預(yù)后相關(guān)的自噬基因，預(yù)后模型的開發(fā)與驗(yàn)，這里的PCA主要是比較低風(fēng)險(xiǎn)組和高風(fēng)險(xiǎn)組之間 m6A 表達(dá)水平的差異，應(yīng)該使用3DPCA看的效果較好，最后免疫浸潤分析。意義：m6A修飾參與了與細(xì)胞存活和死亡相關(guān)的各種生物學(xué)過程，如免疫反應(yīng)、細(xì)胞凋亡和自噬。同時(shí)，自噬是控制細(xì)胞命運(yùn)的重要細(xì)胞過程。因此，自噬與 m6A 之間的關(guān)系很值得研究。

04可變剪切

選擇性剪接（AS）是將內(nèi)含子從大多數(shù)人類多外顯子基因中移除，并交替包括或排除特定外顯子的過程。前mRNA的AS是解釋蛋白質(zhì)組多樣性的最廣泛和最復(fù)雜的機(jī)制之一，在結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生成熟的mRNA和蛋白質(zhì)變體。除了蛋白質(zhì)的多樣性,mRNA異構(gòu)體的翻譯也通過導(dǎo)致過早終止密碼子的降解而被AS事件下調(diào)。因此，AS是一個(gè)不可缺少的程序，剪接模式的改變與蛋白質(zhì)功能有密切的關(guān)系。在過去的幾年里，大量的基因組和功能調(diào)查發(fā)現(xiàn)，特定異構(gòu)體的啟動(dòng)和剪接缺陷是癌癥的驅(qū)動(dòng)因素。在過去的幾年里，越來越多的證據(jù)表明，不尋常的AS事件可以在癌癥的生物生成和惡化過程中發(fā)揮直接作用，涉及到細(xì)胞增殖、遷移、免疫逃逸和其他過程。目的：用SpliceSeq 計(jì)算每個(gè)蛋白質(zhì)編碼基因的 AS 事件的值。通過計(jì)算了Percent Spliced In（PSI）值，刪除PSI小于75的AS 。比較正常和在腫瘤中的AS,對差異的免疫基因進(jìn)行單變量和多因素 Cox 分析。隨后繪制擾動(dòng)圖和剪接因子調(diào)控的網(wǎng)絡(luò)建立，富集分析。意義：選擇性剪接是一個(gè)重要的過程，通過該過程，單個(gè)前 mRNA 前體在結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生大量成熟的mRNA 和蛋白質(zhì)同種型。越來越多的證據(jù)表明，AS的可塑性通過促進(jìn)癌細(xì)胞產(chǎn)生亞型轉(zhuǎn)化，參與了腫瘤的細(xì)胞轉(zhuǎn)移、凋亡、侵襲、增殖、免疫逃避和藥物依賴。到目前為止，大多數(shù)研究都集中在探索 AS 事件作為癌癥的生物標(biāo)志物，已經(jīng)證明一些 AS 事件和剪接變體可以作為診斷和預(yù)測癌癥的指標(biāo)。

05基于單細(xì)胞預(yù)后模型構(gòu)建

單細(xì)胞RNA測序（scRNA-seq）是一種在單細(xì)胞水平上對基因組、轉(zhuǎn)錄組和表觀基因組進(jìn)行高通量測序分析的新技術(shù)，可以揭示單細(xì)胞的基因結(jié)構(gòu)和基因表達(dá)狀態(tài)，揭示細(xì)胞間異質(zhì)性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)高通量測序的局限性。scRNA-seq已成功應(yīng)用于多種惡性腫瘤，以分析腫瘤內(nèi)異質(zhì)性、監(jiān)測循環(huán)癌細(xì)胞和預(yù)測腫瘤預(yù)后。然而，尚未開發(fā)出基于 scRNA-seq 的模型。目的：通過研究異質(zhì)性細(xì)胞的區(qū)分來篩選腫瘤核心的免疫細(xì)胞的特征基因進(jìn)行構(gòu)建模型意義：傳統(tǒng)的組織測序分析使用數(shù)百萬或更多細(xì)胞的混合物，結(jié)果代表一組細(xì)胞的平均轉(zhuǎn)錄組表達(dá)，或優(yōu)勢細(xì)胞的信息。使用這種方法意味著有可能遺漏重要的基因。scRNA-seq 尤其適用于腫瘤精確反映腫瘤細(xì)胞內(nèi)的異質(zhì)性?？梢园l(fā)現(xiàn)單個(gè)細(xì)胞之間的異質(zhì)信息，可以發(fā)現(xiàn)真正表征癌癥細(xì)胞的重要基因。因此，基于免疫細(xì)胞的 scRNA-seq 數(shù)據(jù)特征可以作為可靠的生物標(biāo)志物來預(yù)測預(yù)后。

6藥物敏感性分析

病人對藥物的反應(yīng)情況通常是一個(gè)很復(fù)雜的現(xiàn)象，由遺傳因素和環(huán)境共同決定著。所以研究者通常認(rèn)為我們要想預(yù)測藥物作用就得收集盡可能多的信息，比如使用全基因組范圍的snp信息來預(yù)測復(fù)雜性狀，但是癌癥患者有個(gè)特性，就是他們的染色體通常是非整倍體，所以從腫瘤樣本里面測序得到可靠的基因型其實(shí)是比較困難的。相反，量化所有基因表達(dá)情況是很容易的事。目的：結(jié)合CGP數(shù)據(jù)庫以及自己待預(yù)測的表達(dá)矩陣，估算各個(gè)樣本的藥物敏感性IC50值。意義：根據(jù)病人基因表達(dá)數(shù)據(jù)，采用嶺回歸分析預(yù)測不同組別病人對某一種藥物的敏感性IC50值，同時(shí)通過比較不同亞型樣本的藥物敏感性，揭示亞型樣本特征，對藥物研發(fā)具有指導(dǎo)參考作用。

07代謝亞型分析

癌基因激活，抑癌基因失活是發(fā)生癌癥的基礎(chǔ)，而絕大多數(shù)癌基因及抑癌基因在細(xì)胞代謝中發(fā)揮關(guān)鍵作用，促進(jìn)代謝重編程。腫瘤代謝是一大熱點(diǎn)，當(dāng)然有綜述闡述腫瘤代謝的特點(diǎn)，總共有六個(gè)，其中“代謝物驅(qū)動(dòng)的基因表達(dá)失控”、“代謝物與微環(huán)境相互作用”的兩個(gè)特點(diǎn)決定了轉(zhuǎn)錄組學(xué)在研究腫瘤代謝的重要性。癌細(xì)胞會(huì)設(shè)法通過一系列代謝分子信號(hào)通路來尋找、攝取食物。如果，癌細(xì)胞無法獲取能量，進(jìn)展、擴(kuò)散轉(zhuǎn)移的速度以及抑制機(jī)體免疫的一系列手段都會(huì)減弱。這為實(shí)施精準(zhǔn)藥物打擊提供基石。目的：從先前的研究中獲取代謝相關(guān)基因，通過代謝相關(guān)基因?qū)颖具M(jìn)行分型，通過預(yù)后、臨床因素、差異基因刻畫亞型特征，并通過功能和蛋白互作網(wǎng)絡(luò)找到代謝亞型間重要標(biāo)記物。意義：腫瘤細(xì)胞也是細(xì)胞，并且具備了與眾不同的代謝過程，業(yè)界也稱之為“代謝重編程”。對于迫切攻破腫瘤的人類來說，任何可以利用的弱點(diǎn)，那都要物盡其用。因此，通過不同疾病其相應(yīng)的調(diào)控機(jī)制來關(guān)注代謝的特征和生物標(biāo)志物是十分具有生物學(xué)意義。

08癌癥單基因研究

隨著測序技術(shù)的發(fā)展，每年測序數(shù)據(jù)量快速增長。隨著海量測序數(shù)據(jù)的增長，越來越多的研究人員開始挖掘公共數(shù)據(jù)庫中的測序數(shù)據(jù)的意義。已有很多研究表明，某個(gè)基因可能參與了某種腫瘤的發(fā)生和發(fā)展。我們可以使用生物信息學(xué)的方法分析基因在腫瘤中參與的生物過程和行使的功能。單基因生信分析內(nèi)容主要分為兩步，第一步為篩選核心基因，第二步為對核心基因進(jìn)行深入分析，包括單基因泛癌免疫，WGCNA, 突變拷貝數(shù)多組學(xué)分析，預(yù)后模型等。目的：基于生物信息學(xué)方法鑒定某個(gè)基因可以作為某種癌癥的腫瘤微環(huán)境中免疫相關(guān)的預(yù)后生物標(biāo)志物。意義：從不同層面研究單個(gè)基因?qū)膊〉挠绊?，比較專一，做的內(nèi)容比較深入，而且有利于后續(xù)驗(yàn)證，對后續(xù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)也有著很大的參考價(jià)值。

02

基因

PPI網(wǎng)絡(luò)?

子網(wǎng)絡(luò)模塊?

轉(zhuǎn)錄因子或miRNA-靶?

基因調(diào)控網(wǎng)絡(luò)?

基因互作網(wǎng)絡(luò)?

藥物與基因互作網(wǎng)絡(luò)

富集分析結(jié)果（一）

富集分析結(jié)果（二）

STEM時(shí)序分析

Mufzz趨勢分析

Consensus cluster熱圖

在不同聚類個(gè)數(shù)下計(jì)算的累積分布函數(shù)CDF，CDF越大，說明基因聚類效果越好

Delta area圖

為相鄰兩個(gè) 聚類個(gè)數(shù)下，即ki，ki+1時(shí) 對應(yīng)的兩條CDF曲線與橫軸之間的面積的差值，用deltaarea表示，因此 deltaarea越小，說明ki與 ki+1之間的CDF差異越小。

鄰接矩陣權(quán)重參數(shù)power選擇圖。

橫軸代表權(quán)重參數(shù) power，縱軸代表對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)中l(wèi)og(k)與log(p(k))相關(guān)系數(shù)的平方。相關(guān)系數(shù)的平方取值越高說明該網(wǎng)絡(luò)越逼近無網(wǎng)絡(luò)尺度的分布。藍(lán)色線表示相關(guān)系數(shù)的平方值達(dá)到0.8的標(biāo)準(zhǔn)線。