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文檔簡介
1、疾病影響著人類的正常工作及生活,復(fù)雜疾病,以癌癥為代表,更是嚴(yán)重威脅著人類的生命安全。對疾病生物標(biāo)記的研究有助于揭開潛在疾病的發(fā)病機制,并引導(dǎo)個性化的治療。因此,疾病生物標(biāo)記的研究受到越來越多的關(guān)注,成為了生物信息學(xué)研究中一個極其重要的分支。
近些年來,隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展,各種不同的生物數(shù)據(jù)大量涌現(xiàn),疾病生物標(biāo)記的研究進入了一個新階段。已知疾病基因,作為已經(jīng)在臨床上被證實跟疾病相關(guān)的基因,可以作為一種先驗知識來指導(dǎo)研究。
2、然而目前的大多數(shù)研究方法,只是把已知疾病基因作為對研究結(jié)果的驗證數(shù)據(jù),而沒有作為先驗知識去引導(dǎo)疾病生物標(biāo)記的識別,本文研究中引入了這一數(shù)據(jù)作為先驗知識。另外,大量生物數(shù)據(jù)的積累也推動了對各種計算方法的研究。在生物假說“同一疾病的蛋白質(zhì)互相之間交互多”的基礎(chǔ)上,研究者們通過在網(wǎng)絡(luò)模型中計算各基因與已知疾病基因的距離,來預(yù)測疾病生物標(biāo)記。這些距離度量方法包括基于最短路徑、基于隨機游走、擴散核等。擴散核能根據(jù)疾病網(wǎng)絡(luò)的全局拓?fù)涮匦远攘抗?jié)點之間
3、的距離,具有比較好的效果。本文研究中采用了擴散核(diffusion kernel)思想。
本文提出了一種以已知疾病基因集合引導(dǎo)的疾病網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建方法,并從構(gòu)建的疾病網(wǎng)絡(luò)中預(yù)測疾病相關(guān)基因。本文具體的研究思路如下:
首先,從三個公共數(shù)據(jù)庫中收集針對某種癌癥的已知疾病基因,對每種癌癥得到一個疾病基因集合。針對本文研究的六種癌癥(肺癌,前列腺癌,乳腺癌,膀胱癌,大腸直腸癌,子宮內(nèi)膜癌),共獲得了六個基因集合。然后,采用擴散
4、核思想在每一個疾病基因集合基礎(chǔ)上構(gòu)建一個疾病分子網(wǎng)絡(luò)。擴散核在本文中被用來度量基因之間的相似性,旨在找出與已知疾病基因相似性高的基因,用于構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。最后,采用馬爾科夫聚類算法(MCL)在疾病網(wǎng)絡(luò)上進行聚類,并設(shè)計了一種按聚類模塊為單位的新穎的得分算法對疾病網(wǎng)絡(luò)中除已知疾病基因以外的基因打分,從中篩選癌癥相關(guān)基因并進行了一系列驗證。另外,為了說明以疾病基因集合為疾病網(wǎng)絡(luò)的初始節(jié)點集合的合理性,我們在 PPI的最大連通圖上比較了疾病基因與非
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