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GSEA法基因功能富集分析

GSEA法基因功能富集分析

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商品细节

GSEA定义

Gene Set Enrichment Analysis (基因集富集分析)用来评估一个预先定义的基因集的基因在与表型相关度排序的基因表中的分布趋势,从而判断其对表型的贡献。其输入数据包含两部分,一是已知功能的基因集 (可以是GO注释、MsigDB的注释或其它符合格式的基因集定义),一是表达矩阵,软件会对基因根据其于表型的关联度(可以理解为表达值的变化)从大到小排序,然后判断基因集内每条注释下的基因是否富集于表型相关度排序后基因表的上部或下部,从而判断此基因集内基因的协同变化对表型变化的影响。


GSEA原理

给定一个排序的基因表L和一个预先定义的基因集S (比如编码某个代谢通路的产物的基因, 基因组上物理位置相近的基因,或同一GO注释下的基因),GSEA的目的是判断S里面的成员s在L里面是随机分布还是主要聚集在L的顶部或底部。这些基因排序的依据是其在不同表型状态下的表达差异,若研究的基因集S的成员显著聚集在L的顶部或底部,则说明此基因集成员对表型的差异有贡献,也是我们关注的基因集。


用途

类似GO,KEGG分析,但GSEA是从整体上进行分析的

前置分析条件
一般仅为人,其他物种需要有对应的GO,KEGG注释信息

4

Demo结果解读

从上图可以发现,本次获得的结果,PPAR signaling pathway通路相关的基因富集在C中,即该通路与表型C相关,结果图中分为三大部分,其中最上方为基因的富集分数图,展示了每个基因的富集分数,其中曲线的较高的对应该通路的富集分数(ES),若涉及到多个通路的比较,则会对多个通路获得的ES进行标准化,获得NES,NES绝对值越大,对应的通路富集程度越高,Pvalue或者FDR越小,对应通路富集越显著。

案例展示
案例  HNRNPK影响胃癌细胞增殖的机制研究

研究背景
胃癌作为世界范围内仅次于肺癌和肝癌的第三大癌症,早期诊断是预防和提高生存率的手段。目前早期胃癌标志物的寻找和早期治疗显得尤为重要。有研究已验证HNRNPK表达异常与肿瘤的发生、发展和预后相关以及其异常引起的下游靶基因和信号通路。但HNRNPK与肿瘤细胞表型之间的关系还不清楚。
研究内容与结果
KM分析发现HNRNPK与胃癌患者的存活时间和癌症进展时期显著相关,尤其是和1期/M0期患者的生存时间显著相关。所以高表达的HNRNPK可以作为早期胃癌预后评估候选标志物。HNRNPK过表达体内/体外实验验证其对肿瘤细胞增殖和肿瘤大小的抑制影响,并对HNRNPK过表达后细胞进行基因表达检测和富集分析。同时基于TCGA数据库中胃癌数据通过GSEA分析获得HNRNPK显著正相关的通路有两个,显著负相关的通路有三个。最终验证HNRNPK- p53/p21/CCND1-p53 pathway影响细胞增殖的机制。

5

 KM分析

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 A)heatmap结果;B)GSEA分析;C)通路网络cytoscape结果

参考文献
Hao Huang, Yong Han, Xingjiu Yang, et al. HNRNPK inhibits gastric cancer cell proliferation through p53/p21/CCND1 pathway. Oncotarget.2017,8(61):103364-103374. (IF5.168)


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