【摘要】：人類復(fù)雜疾病,如癌癥、高血壓、心臟病、糖尿病等,一直是廣大科研人員所關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。此前的研究已經(jīng)表明,癌癥等復(fù)雜疾病都是由于遺傳與環(huán)境因素共同作用而產(chǎn)生的。這種多因素的復(fù)雜關(guān)系,給這些疾病的診斷和治療造成了很大的困難。隨著生物學(xué)、物理學(xué)和計(jì)算機(jī)科學(xué)的發(fā)展,以及生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)的進(jìn)步,特別是微陣列芯片技術(shù)的廣泛應(yīng)用,產(chǎn)生了大量高通量生物數(shù)據(jù),以及各種類型的“組學(xué)”數(shù)據(jù),為更加深入的研究和認(rèn)識(shí)復(fù)雜疾病的發(fā)生和發(fā)展機(jī)制提供了機(jī)遇。與主要針對(duì)單個(gè)基因或蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)生物學(xué)研究不同,采用系統(tǒng)生物學(xué)的研究方法,可以整合不同層次的數(shù)據(jù),通過(guò)分析各種生物分子之間的相互作用的動(dòng)態(tài)變化,幫助我們發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識(shí)復(fù)雜疾病的特殊規(guī)律。 本文主要從基因表達(dá)數(shù)據(jù)出發(fā),整合生物學(xué)通路以及多種不同類型的生物學(xué)信息及相關(guān)研究成果,對(duì)復(fù)雜疾病進(jìn)行了分析研究。通過(guò)對(duì)癌癥和正常組織兩種不同表型的分析,運(yùn)用特征選擇、聚類分析、網(wǎng)絡(luò)分析等多種技術(shù)手段,對(duì)癌癥的生物標(biāo)志物進(jìn)行了深入研究。主要研究工作包括： (1)提出了一種基于生物學(xué)通路的生物標(biāo)志物預(yù)測(cè)方法,首先,整合基因表達(dá)數(shù)據(jù)、生物學(xué)通路信息和蛋白質(zhì)相互作用信息,構(gòu)建生物學(xué)通路相互作用網(wǎng)絡(luò)；然后,以基因表達(dá)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),利用支持向量機(jī)和特征選擇,挑選與癌癥相關(guān)的生物學(xué)通路；最后,從生物學(xué)通路網(wǎng)絡(luò)出發(fā),以分類能力為評(píng)價(jià)指標(biāo),從網(wǎng)絡(luò)中找出失調(diào)的生物學(xué)通路模塊,找到的網(wǎng)絡(luò)模塊可以有效的區(qū)分正常與癌癥組織。此外,還通過(guò)與其它方法進(jìn)行比較,并在其它獨(dú)立數(shù)據(jù)集上進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果都表明,我們的方法具有很好的魯棒性,并且對(duì)找出的癌癥標(biāo)志物進(jìn)行生物學(xué)分析,發(fā)現(xiàn)從生物學(xué)通路角度具有更加清晰的生物學(xué)意義。 (2)提出了一種識(shí)別與復(fù)雜疾病相關(guān)的microRNA(miRNA)的計(jì)算方法。由于(?)niRNA是一種相對(duì)較短的RNA分子,容易受到實(shí)驗(yàn)條件和環(huán)境的影響。因此,我們先根據(jù)基因表達(dá)數(shù)據(jù),對(duì)miRNA靶基因進(jìn)行聚類,通過(guò)聚類分析能有效減少靶基因中包含的噪音,再運(yùn)用支持向量機(jī)對(duì)靶基因集合進(jìn)行測(cè)試,保留具有一定區(qū)分能力的基因集。另一方面,我們對(duì)生物學(xué)通路進(jìn)行了篩選,再將靶基因聚類集合與生物學(xué)通路通過(guò)富集分析進(jìn)行關(guān)聯(lián),識(shí)別出與癌癥相關(guān)的(?)niRNA標(biāo)志物。我們將得到的結(jié)果與已有的數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比對(duì),證明這種方法提高了癌癥miRNA標(biāo)志物的識(shí)別準(zhǔn)確性。我們還對(duì)找到的(?)miRNA標(biāo)志物,進(jìn)行排序,構(gòu)建了癌癥、miRNA與生物學(xué)通路的相互作用網(wǎng)絡(luò),通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析,能夠幫助我們更清晰的了解miRNA的標(biāo)靶和它在多種癌癥中的生物學(xué)作用。 本文以系統(tǒng)生物學(xué)的方法,結(jié)合多種“組學(xué)”數(shù)據(jù),運(yùn)用機(jī)器學(xué)習(xí),網(wǎng)絡(luò)分析等多種技術(shù)對(duì)復(fù)雜疾病,特別是癌癥進(jìn)行了研究分析,取得了較好的結(jié)果,相關(guān)的研究?jī)?nèi)容和成果,可以加深我們對(duì)癌癥這種復(fù)雜疾病的認(rèn)識(shí),促進(jìn)對(duì)癌癥標(biāo)志物的深入研究,有助于癌癥的診斷和治療藥物的開(kāi)發(fā)。
[Abstract]:Human complex diseases, such as cancer, hypertension, heart disease, diabetes, etc., have been a hot and difficult point of attention for scientific researchers. Previous studies have shown that complex diseases such as cancer are due to genetic and environmental factors. The complex relationship of these multiple factors has caused great difficulties for the diagnosis and treatment of these diseases. With the development of biology, physics and computer science, as well as the progress of the biotechnology, in particular the wide application of microarray chip technology, a large number of high-throughput biological data and various types of 鈥済roup study鈥，

本文編號(hào)：2409798