CASE STUDY · 案例报告

TCGA-BLCA 差异表达与富集分析

基于 TCGA 膀胱尿路上皮癌 (BLCA) 队列的 412 例肿瘤与 19 例癌旁样本， 使用 STAR-Counts 表达矩阵完成 DESeq2 差异分析、GO BP / Hallmark / GSEA 三套富集分析，共生成 13 张可发表级图表、识别 4,683 个差异基因、1,351 条显著 GO 通路。

📊 数据源 · TCGA-BLCA (GDC)
🧪 表达矩阵 · STAR - Counts
🔬 差异方法 · DESeq2
📚 富集 · clusterProfiler (GO / Hallmark / GSEA)
📦 物种 · Homo sapiens (GRCh38)
431
样本数
TCGA-BLCA 队列
19,977
蛋白编码基因
Ensembl 注释
4,683
差异表达基因
FDR < 0.05 & |log2FC| > 1
2,669
上调基因
Tumor > Normal
2,014
下调基因
Tumor < Normal
1,351
GO BP 通路
253 上调 + 1,098 下调
16
Hallmark
5 上调 + 11 下调 (ORA)
19
GSEA 通路
全部显著 (padj < 0.05)
01 / PIPELINE

端到端分析流水线

从原始 RNA-seq counts 到通路富集结论的完整 5 步可复现工作流

STEP 01

数据下载

TCGAbiolinks 从 GDC 拉取 STAR-Counts 与临床元数据，分页 API 容错重试

STEP 02

预处理

Ensembl → Symbol 映射 · 仅保留 protein_coding · VST 标准化

STEP 03

差异分析

DESeq2 Tumor vs Normal · Wald 检验 · padj < 0.05 & |log2FC| > 1

STEP 04

通路富集

clusterProfiler · GO BP over-representation · Hallmark ORA · GSEA pre-ranked

STEP 05

可视化

火山图 / MA / PCA / 热图 / 气泡图 / Ridge plot — 13 张 PNG

02 / FIGURES

核心结果图表

所有图像均为本项目实跑生成，分辨率 ≥ 150 DPI，可直接用于论文 / 路演

01 / 12
差异基因火山图 (Volcano Plot)

差异基因火山图 (Volcano Plot)

4,683 个差异基因：2,669 上调 + 2,014 下调 (|log2FC| > 1, padj < 0.05)

02 / 12
MA Plot

MA Plot

表达量 vs 差异倍数全局视图

03 / 12
主成分分析 (PCA)

主成分分析 (PCA)

肿瘤 vs 正常样本在 PC1 维度显著分离

04 / 12
Top 30 差异基因热图

Top 30 差异基因热图

Z-score 标准化后样本聚类

05 / 12
GO BP 富集 · 上调

GO BP 富集 · 上调

细胞周期 / DNA 复制 / 染色体分离

06 / 12
GO BP 富集 · 下调

GO BP 富集 · 下调

肌肉组织发育 / 分化调控

07 / 12
Hallmark 富集 · 上调

Hallmark 富集 · 上调

E2F_TARGETS · G2M_CHECKPOINT

08 / 12
Hallmark 富集 · 下调

Hallmark 富集 · 下调

MYOGENESIS · TNFA_SIGNALING_VIA_NFKB

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GSEA Hallmark 通路 NES

GSEA Hallmark 通路 NES

全转录组排序的通路活性评分

10 / 12
GSEA Ridge Plot

GSEA Ridge Plot

基因集富集信号沿排序的分布

11 / 12
GO BP 综合气泡图 (Up + Down)

GO BP 综合气泡图 (Up + Down)

上下调通路并行对比

12 / 12
Hallmark 综合气泡图 (Up + Down)

Hallmark 综合气泡图 (Up + Down)

上下调通路并行对比

03 / TOP GENES

差异最显著 Top 基因

按 FDR-adjusted p-value 排序的代表性基因

显著上调 · Top 8 UP

↑CT45A10+22.18
↑COL10A1+6.86
↑MMP11+5.39
↑ESM1+4.49
↑KIF18B+2.84
↑IQGAP3+2.74
↑EME1+2.66
↑RECQL4+2.46

显著下调 · Top 8 DOWN

↓CSRP1−3.40
↓SMTN−3.33
↓LMOD3−3.30
↓SLMAP−2.67
↓EPM2A−2.66
↓SLC25A25−2.74
↓PPP1R12A−1.98
↓SRF−1.72
04 / INSIGHTS

生物学解读

从差异基因到通路活性的层次化总结

细胞周期失控是 BLCA 核心特征

上调基因显著富集于 E2F_TARGETS (NES = 2.39) 与 G2M_CHECKPOINT (NES = 2.08)； GO BP 层面细胞分裂、DNA 复制、染色体分离通路高度激活。

PROLIFERATION

分化与肌肉组织通路失活

下调基因集中于 MYOGENESIS (NES = −2.47) 与肌纤维 / 平滑肌 / 心肌相关 GO 通路， 提示肿瘤组织丧失正常平滑肌分化程序。

DE-DIFFERENTIATION

免疫微环境与炎症重塑

TNFA_SIGNALING_VIA_NFKB、IL2_STAT5_SIGNALING、HYPOXIA 通路整体下调， EMT 通路 (NES = −1.91) 上调 — 与免疫逃逸与侵袭表型一致。

MICROENVIRONMENT
05 / DELIVERABLES

项目交付物

全部产物均可在 output 目录溯源

CSV

数据表

TCGA_BLCA_counts_symbol_mRNA.csv · TCGA_BLCA_DEA_Tumor_vs_Normal.csv · clinical.csv · sample_info.csv

RDS

R 对象

SummarizedExperiment (STAR counts) · VST 对象 (vsd.rds) · Ensembl protein_coding 注释

PNG

可视化

13 张 150 DPI 图表 · 含火山图 / PCA / 热图 / 气泡图 / Ridge plot