發(fā)布時間：2020-03-18 15:21

【摘要】：全基因組關(guān)聯(lián)分析(Genome-wide association study,GWAS)是指在基因水平上,進行關(guān)聯(lián)分析來找出疾病相關(guān)的基因的方法。近年來,生物學工作者對GWAS進行了深入的研究,也找到了很多有效的方法,這些方法能夠解決一些問題,但是也存在很多不足,存在一些難以克服的困難。一方面,許多方法在一個模型上適用,但轉(zhuǎn)到另外的模型上時,效果甚微,不能夠適合所有的情形以及多因素復(fù)雜致病的需求。當解決多模型問題時,往往效率低下,準確率較低,達不到預(yù)期的效果。另一方面,以往的實驗都是關(guān)于單個SNP而進行的,并沒有提到不同的SNP之間有關(guān)聯(lián)關(guān)系時起到的作用。針對上述難題,本文提出一種新的互信息的結(jié)構(gòu)性關(guān)鍵SNPs集合選取的方法。本文在互信息理論和仿真數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)之上,來逆向構(gòu)建SNPs的互信息網(wǎng)絡(luò)。給定互信息一個閾值范圍,從而找到對應(yīng)的閾值下的相關(guān)統(tǒng)計量進行比較分析,進而選取出合適的閾值。根據(jù)選取閾值,篩選出對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有明顯影響效果的“結(jié)構(gòu)性關(guān)鍵SNPs”。國際HapMap項目提供了大量關(guān)于13號染色體上基因信息,其中包括BRCA2基因信息。在實驗中,通過預(yù)設(shè)的2個致病的SNPs,結(jié)合HAPGEN2軟件,得到大量病例組對照組的仿真數(shù)據(jù),建立基于互信息的疾病相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。通過多次實驗比較互信息網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)構(gòu)參數(shù),可以得到:在互信息的閾值范圍內(nèi),閾值的不斷增加,多個網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計量可以把對照組和病例組進行區(qū)分。對于具有一定閾值的互信息網(wǎng)絡(luò),計算所有節(jié)點在病例組、對照組不同取值下各個統(tǒng)計量的變化情況,發(fā)現(xiàn)平均度能夠明顯地區(qū)分兩組,因此選擇平均度作為區(qū)分依據(jù),從而由此閾值選擇出對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)具有較大影響的“結(jié)構(gòu)性關(guān)鍵SNPs”集合。多次實驗結(jié)果表明:本文采用的參數(shù)取值方法能夠方便準確地篩選出對網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有明顯影響效果的關(guān)鍵SNPs。關(guān)鍵SNPs集合選取的方法能夠有效地篩選出仿真數(shù)據(jù)時設(shè)定的致病SNPs。最后,本文的方法在腦膠質(zhì)瘤數(shù)據(jù)上得到驗證,檢測到NF2和TP53等致病基因,并對腦膠質(zhì)瘤易感基因進行了預(yù)測。
【圖文】：

圖 5-1 4 個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計量隨閾值的增加的變化情況，其中，縱坐標表示相應(yīng)的統(tǒng)計量，，橫坐標代表閾值，藍色表示對照組數(shù)據(jù)顯示效果，紅色表示病例組數(shù)據(jù)顯示效果。Fig 5-1. Four statistics under different thresholds, where ordinate represents the statistics, theabscissa represents the threshold value, and the blue represents the display effect of the control groupthen red for case data病例組和對照組網(wǎng)絡(luò)中平均路徑長度 隨閾值變化的比較可以看出，當 ≤ ≤ 時，病例組與對照組的網(wǎng)絡(luò)有相對明顯的差異。于是我們可以得到，在這個變化區(qū)間內(nèi)，平均路徑長度可以很好的區(qū)分病例組和對照組，而當 t>0.43 時，網(wǎng)絡(luò)的邊越來越少，平均路徑長度趨近于 0。由網(wǎng)絡(luò)的平均度 隨閾值增加的變化曲線中可以發(fā)現(xiàn)，在很長的一段閾值范圍內(nèi)，病例組與對照組的網(wǎng)絡(luò)平均度有很大的區(qū)別，而隨著網(wǎng)絡(luò)的閾值增加，網(wǎng)絡(luò)的平均度越來越小，這與網(wǎng)絡(luò)的孤立點越來越多也是相對應(yīng)的。當 t>0.62 時，病例、對照組中都只有一個包含四個節(jié)點的全耦合子網(wǎng)，平均聚類系

從圖 5-2 中我們得到每個統(tǒng)計量能夠區(qū)分兩組的閾值范圍，如下表：表 5-2 各統(tǒng)計量能夠區(qū)分病例組和對照組的閾值范圍Table 5-2. Thresholds which can distinguish case and control網(wǎng)絡(luò)統(tǒng)計量 閾值范圍平均度（ ） 0.09-0.34模塊度（ ） 0.2-0.28平均路徑長度（ ） 0.2-0.3平均介數(shù)（ ） 0.21-0.3從表 5-2 可以看出，每一個統(tǒng)計量都有不同的閾值范圍，平均度 的范圍較 ≤ ≤ ；其他的幾個統(tǒng)計量閾值范圍相差不大，基本在 0.2 到 0.3 之間。圖 5-1，選擇 0.27 為閾值構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)。
【學位授予單位】：中國石油大學(華東)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R-05;O157.5

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本文編號：2588882