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基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒌募膊iRNA預(yù)測算法研究

發(fā)布時間:2020-04-02 19:20
【摘要】:研究表明,疾病的產(chǎn)生與microRNAs(miRNA)調(diào)控異常有關(guān),發(fā)現(xiàn)疾病相關(guān)的miRNA有助于研究疾病發(fā)病機(jī)制和治愈手段。然而,通過生物實驗方式獲取準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)關(guān)系,花費(fèi)大,周期長。因此,通過計算方式預(yù)測疾病-miRNA關(guān)系成為目前研究熱點(diǎn),并具有重要意義。在目前疾病-miRNA關(guān)系預(yù)測研究中,利用已知的疾病-miRNA關(guān)系構(gòu)建生物網(wǎng)絡(luò),對未知連接中存在潛在連接的可能性進(jìn)行計算,并按照可能性分?jǐn)?shù)高低進(jìn)行排序,從而向?qū)嶒炄藛T推薦分?jǐn)?shù)較高的候選miRNAs。本文在生物網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上,結(jié)合網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部拓?fù)湫畔?對疾病-miRNA預(yù)測算法進(jìn)行研究,主要是以下三個工作:(1)構(gòu)建了疾病-miRNA雙層網(wǎng)絡(luò),并利用網(wǎng)絡(luò)嵌入方法結(jié)合網(wǎng)絡(luò)中權(quán)重信息和連接關(guān)系信息,從而提出了一種基于網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)的疾病-miRNA預(yù)測算法。在預(yù)測結(jié)果分析和經(jīng)典算法對比中,證實了方法的有效性和優(yōu)越性。(2)針對網(wǎng)絡(luò)表示學(xué)習(xí)的預(yù)測方法,從不同的角度提出了兩點(diǎn)改進(jìn)。通過加入基因節(jié)點(diǎn)改進(jìn)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),增加了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒁约袄肈eepWalk算法改變網(wǎng)絡(luò)編碼方式,避免了搭建相似網(wǎng)絡(luò)。通過結(jié)果分析和算法對比,證明了改進(jìn)算法的有效性,并能極大提高預(yù)測效果。(3)為了利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔?提出了一種基于機(jī)器學(xué)習(xí)模型的疾病-miRNA預(yù)測方法。該方法基于外部數(shù)據(jù)計算的相似矩陣和內(nèi)部挖掘的拓?fù)湎蛄烤仃噧蓚方面構(gòu)造特征,從而融合了外部生物信息和內(nèi)部拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)信息。實驗結(jié)果顯示算法能有效預(yù)測疾病-miRNA連接,而且明顯優(yōu)于對比方法。同時,疾病案例分析中推薦的前30個候選miRNAs基本都能得到數(shù)據(jù)庫證實。
【圖文】:

數(shù)據(jù)庫,疾病


NATarBase 7.0 收錄了 23 個物種的 4076 種 miRNA 類型,23054 種靶基因,422517miRNA-靶基因相互作用關(guān)系,可以通過該數(shù)據(jù)庫獲取 miRNA 相關(guān)信息,比如靶等信息。miRBase 是一個提供了 miRNA 命名[40],中心位置,目標(biāo)信息,主要證信息的數(shù)據(jù)庫,截止到 2018 年 3 月,microRNA 的信息已上升至 38,589 條。我以從該數(shù)據(jù)庫獲取 miRNA 在染色體位置,所屬家族等信息。DisGeNET 收集人病相關(guān)的基因數(shù)據(jù),,當(dāng)前 v6.0 版本收錄了 17549 個基因和 24166 個疾病之間的685 個基因-疾病關(guān)聯(lián)(GDAs),我們可以通過該數(shù)據(jù)庫獲取疾病和基因關(guān)系。EMC 和 miR2Disease 數(shù)據(jù)庫,作為獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫,包含了疾病-miRNA 關(guān)系數(shù)據(jù),對算法預(yù)測結(jié)果進(jìn)行驗證。其中,dbDEMC 是與癌癥相關(guān)的 miRNA 數(shù)據(jù)庫,該庫包含 36 種癌癥類型中的 2224 種差異表達(dá)的 miRNAs。另外,miR2Disease 收與疾病相關(guān)的 miRNA 調(diào)控異常的各種資源,該數(shù)據(jù)庫包含 299 種 miRNAs,94類疾病和 1939 種疾病-miRNA 關(guān)系,數(shù)據(jù)庫具體來源見表 2.5 所示。

疾病


圖2.5兩種疾病前100個候選miRNA的PRE值
【學(xué)位授予單位】:華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2019
【分類號】:R440;TP181

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本文編號:2612342

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