基因网络

摘要： 结合一种新颖的差异共表达分析方法,应用生物信息学工具,在多个肝组织数据集中获取与肝癌相关的基因模块和枢纽基因(Hub gene).传统的差异表达分析方法只关注平均表达水平的差异,忽略了基因共同表达的信息.与传统差异表达分析方法相比,本方法可以有效地从基因相互作用角度识别出肝癌的关键基因.关键基因主要参与了p53、细胞周期、癌症和Wnt等重要的信号通路,其中HDAC1、APOB、UBE2 D1、SOCS1和ELAVL1基因既没有显著的差异表达,也没有参与重要的癌症通路,但经鉴定这些基因与肝癌的发生和发展密切相关.生存曲线分析表明,有7个基因差异表达使得肝癌患者总体生存率显著降低(p<0.01).这些结果可以作为差异表达分析研究结论的补充,为肝癌的诊断和治疗靶点选择及预后判断提供参考.

摘要： 目的 对基于降噪风险基因网络的生存风险基因筛选算法CoxLASSO-ISIS-N的表现作出评价,并与其他5种算法进行比较,分析算法的优劣,以期为高维基因表达数据的生存风险基因筛选提供一种新的思路.方法 针对带有噪声的高维基因表达数据的生存风险基因筛选问题,分别利用模拟数据和真实数据,对6种算法(CoxLASSO、CoxLASSO-N、CoxLASSO-SIS、CoxLASSO-SIS-N、CoxLASSO-ISIS和CoxLASSO-ISIS-N)进行比较,分析算法的优劣.结果 算法Cox-LASSO-ISIS-N在模型的整体估计效果(LR和CS)、解释信息的比例(R2)以及一致性(CI)上均表现最优且最稳定.结论 基于降噪风险基因网络的生存风险基因筛选算法CoxLASSO-ISIS-N可以对带有噪声的高维基因表达数据实现降噪,从而更精确地筛选生存风险基因,较好地反映死亡或其他结局发生与高维基因表达数据之间的关系,为临床诊断以及预后管理提供依据.

摘要： 目的 通过TCGA数据库研究干扰素调节因子7(interferon regulatory factor 7,IRF7)在肾透明细胞癌(clear cell renal cell carcinoma,ccRCC)中的表达,并分析其表达水平对ccRCC患者预后的影响,探讨与其表达相关的基因网络.方法 利用Ualcan、GEPIA、人类蛋白质图谱(human protein atls,HPA)、TIM-ER 2.0等数据库分析ccRCC组织中IRF7 mRNA和蛋白质水平变化.运用Ualcan、GEPIA、HPA数据库研究IRF7表达与ccRCC临床病理学参数的关系及对预后的影响.在String-DB数据库中探索并验证IRF7基因在细胞信号转导通路中的位置以及与其关系密切的上下游基因.结果 IRF7在ccRCC中的表达升高,差异有统计学意义(P<0.01),且与ccRCC的不良预后相关,差异有统计学意义(P<0.05),其表达与ccRCC的临床分期、有无淋巴结转移及ccRCC亚型相关;预后分析显示,IRF7高表达组患者较低表达组生存率降低,差异有统计学意义(P<0.01).结论 通过数据库信息挖掘发现,IRF7在ccRCC组织中呈高表达,且高表达是ccRCC患者预后的不利因素,为后续的ccRCC研究提供重要的理论依据.

摘要： 癌症是世界上最普遍、最致命、最具挑战性的疾病之一,严重地危害患者的健康.癌症具有高度异质性,即同一种癌症在临床上有不同的症状及诊疗方法,因此为了实现癌症的精准诊疗,人们需要精准地确定癌症可能的不同类型(即亚型识别),并识别与亚型相关的特异性标志物.本文考虑样本的特异性信息和结构生物学特性,通过构建单个样本的基因网络,从网络角度发现样本间的相似性,进而实现癌症亚型识别.实验发现,与原始特征相比,基于网络角度进行癌症亚型识别具有较高的准确性.

摘要： 癌症亚型识别在肿瘤异质性分析中具有重要意义.双聚类可以在大规模基因表达数据的基因和样本维度上同时进行聚类分析,发现部分样本在部分基因子集上表达相似的双聚类簇,进而发现相应的癌症亚型,为癌症的精准基因治疗等提供了重要的信息.双聚类算法通过结合基因相互作用网络数据,可进一步提高癌症亚型分类的准确度,但已有整合基因网络的双聚类算法通常仅基于基因的度加权选择基因,易受网络中噪声互作的干扰和缺失互作的误导.为此,该文提出了一种基于基因互作网络正则化的双聚类算法(Network Regularized Bi-Clustering algorithm,NetRBC).NetRBC首先通过最小化聚类簇上的均方残差分别求取癌症基因表达数据矩阵上的基因簇和样本簇指示矩阵;然后利用基因网络和基因簇指示矩阵构建图正则项;最后将此正则项结合到基于均方残差的非负矩阵分解中,约束基因簇和样本簇矩阵的协同分解,以期提高癌症亚型分类的精度.在多个癌症基因表达数据上的实验结果表明,NetRBC比已有相关方法能够更准确地区分癌症亚型.

摘要： 从大量基因中识别出致病基因是大数据下十分重要的高维统计问题.基因间网络结构的存在使得对于致病基因的识别从单个基因识别扩展到基因模块识别.从基因网络中挖掘出基因模块就是所谓的社区发现(或节点聚类)问题.绝大多数社区发现方法仅利用网络结构信息,而忽略节点本身的信息.Newman和Clauset于2016年提出了一个将二者有机结合的基于统计推断的社区发现方法(简称为NC方法).本文以NC方法为案例,介绍统计方法在实际基因网络中的应用和取得的成果,并从统计学角度提出了改进措施.通过对NC方法的分析可以看出,对于以基因网络为代表的非结构化数据,统计思想和原理在数据分析中仍然处于核心地位,但相应的统计方法则需要针对数据的特点及关心的问题进行相应的调整和优化.

摘要： 为解决产品设计过程中用户需求的主观性、模糊性问题,进一步提高产品意象传达的准确度,提出一种多目标驱动的产品形态基因网络模型(M-FGN)构建方法.以品牌形象、用户偏好、社会情境为驱动目标,构建多目标驱动空间;分析产品形态基因节点与边的设计,以产品形态基因为节点,以节点之间的相关性为边,构建M-FGN网络;对网络进行拓扑分析,析出隐性设计知识辅助设计师进行产品形态设计.以某国有企业AGV小车形态设计为例,通过分析AGV小车侧面形态M-FGN网络,将析出知识提供给设计师进行针对性形态方案设计,对子代方案进行对比评价,验证了M-FGN网络模型的有效性.

摘要： 产量是作物育种的首要目标.采用多个品种、多个对照品种对其蛋白质组学进行了解析,iTRAQ分析表明,水稻叶片和幼穗中有数万个功能蛋白表达,按照表达强度和产量的关联程度,鉴定了33个对产量有重要贡献的蛋白质,其中淀粉合成酶、种子储藏蛋白是产量构成的重要成分,采用酶活性、产量形成对糖苷合成酶及其基因调控网络进行了验证,对重要农艺性状基因克隆、基因网络重构等进行了讨论.

摘要： 目的：采用布尔网络技术分析PI3K抑制剂对结直肠癌的基因调控网络的影响.方法：收集结直肠癌相关基因,并利用基因相互作用构建布尔规则.网络的初始状态由布尔规则进行演化,并对PI3K进行模拟突变,以模拟PI3K抑制剂对结直肠癌的影响,从而分析其对结直肠癌基因网络的影响.结果：PI3K进行突变后,结直肠癌逐步向凋亡状态发展,且多个基因均发生变化.结论：布尔网络能够有效模拟PI3K抑制剂杀伤结直肠癌的基因网络动态变化过程,并可初步了解PI3K抑制剂抗结直肠癌的作用机制.

摘要： 蛋白质和核酸是构成生命体最为重要的两类生物大分子.细胞的各种重要生理过程都是以蛋白质及核酸等生物大分子间的相互作用为纽带的。蛋白质与蛋白质、蛋白质与核酸之间的相互作用是基因网络调控的重要形式，也是分子生物学长期以来研究的中心问题之一。剖析病原微生物生物大分子之间的相互作用关系，对于深刻揭示其分子致病机理、系统发掘新功能基因和新药靶具有重要意义。

摘要： 分子生物学的深入发展揭示了复杂的生命现象是大量基因相互作用的结果,因此基因网络作为一种系统的、定量的研究方法正在受到重视。基因网络仿真系统,旨在探索基因之间的相互调控关系,对某一物种或组织中全部基因的表达关系进行整体性研究。本文建立IBGSS基因网络仿真系统,将基因网络的研究延拓到基因模块与模块之间的研究,提出采用模糊聚类采优化参数,在一定程度上弥补了当前综合的基因网络仿真系统的缺乏。本文这为未来研究基因网络系统提供了一种新颖的方法。

摘要： 生物体是十分复杂的系统，基因网络模型为深入理解生命本质提供了新的研究框架和平台。布尔网络是研究基因网络的一个有力工具。本文阐述利用布尔网络对基因调控网络建模的原理。本文还介绍了基于布尔网络的基因网络的研究现状和最新进展。最后指出了该方法的局限和下一步的研究方向。

摘要： 目的:观察降脂方剂——降脂灵(丸剂)调节正常小鼠各组织器官基因(DNA)及其基因网络,对比痰湿"证"之肥胖患者,有助于破解中医药降脂减肥奥秘.方法:用3H-TdR标记(掺入)已连续服药五天的正常小鼠各组织器官DNA并测试其放射性.结果:胸腺、脾、小肠、舌、肝之DNA活力分别提高了47.6﹪、46.3﹪、40.8﹪、40.4﹪、29.5﹪,除肌肉、甲状腺、血之DNA活力增减不明显(p值>0.05)外,其它各脏器DNA的活力都受到了不同程度的抑制.其中肾、肾上腺、脑和睾丸受到的抑制最大,分别为423.7﹪、258.3﹪、197.8﹪、157.9﹪.结论:降脂灵能使正常小鼠之泌尿生殖与主要内分泌基因活力受到抑制,其基因网络①神经—胸腺/脾—免疫网络基因活力提高较大;②舌—肝—小肠分泌、消化、吸收基因活力有所提高;③脑—肾—上腺—内分泌网络基因活力则受到最大的抑制;④脑—睾丸—激素分泌基因网络受到较强抑制;⑤—脑—胰腺—消化腺等基因网络受到明显的抑制等的整体调节/双向调节而揭示,降脂灵对小鼠基因活力提高/降低(抑制)的影响,即为阳阴的对立统一,使其一部分有效成分,致轻微腹泻,有益健康,使小肠选择吸收一部分物质,不被吸收的而排除到体外了;被吸收的一有效成分(多酚化合物)则具极强的清除活性氧自由基(ROS)作用,除了提高免疫功能,扶持正气、升高HDL、降低胆固醇、降甘油三酯、降低脂外,还可能部分关闭了像肾、肾上腺等的某些基因,使得整个机体的分解代谢,远远大于合成代谢,这也许是痰湿"证"的基因活力谱与基因网络的特征,以利减肥降脂健体的效果.

摘要： 近年来，基于结核分枝杆菌己有的基因组数据，采用系统生物学的方法和思路，初步完成了结核分枝杆菌的全局性蛋白质-蛋白质以及蛋白质-DNA相互作用网络构建，发现和鉴定了一批重要的功能基因，为进一步系统研究结核分枝杆菌的基因功能，为发现潜在药物靶标奠定基础。(1)建立和完善了研究微生物蛋白质互作技术体系，并在不同微生物中获得成功应用，发现了DNA复制和转录调控新机制。(2)在国际上率先构建完成了第一个非计算机预测的结核分枝杆菌全局性蛋白质互作网络，鉴定了结核分枝杆菌的毒素-抗毒素蛋白的新功能，发现了病原菌潜伏和生长调控的新机制。(3)创建了结核杆菌转录调控研究平台，发现了关键调控因子及其靶调控的基因。(4)绘制了结核分枝杆菌全局性转录调控网络，发现了结核杆菌的耐药突变调控机制以及抗氧化能力。

摘要： 本试验研究了热应激下蛋鸡的外周和中枢食欲网络中相关基因的变化，解释其对食欲的影响机制。在本试验中，从肠道到下丘脑，ghrelin不仅是初级信号的传递者，也是中枢中食欲信号的决策者。本试验结果表明:热应激下蛋鸡的采食量降低，与外周和中枢中ghrelln基因表达的变化密不可分。

摘要： 该文对杂种优势的机理进行了简要的概述，郑重简述了雄性不育、基因互补、基因多态、基因网络研究的新进展，可供教学、研究及制种者参考。

摘要： 垩白是稻米胚乳中白色不透明的部分,垩白粒率高是影响南方稻区优质粳米生产的主要限制因素之一.目前,仅有3个垩白QTLs被精细定位或克隆,16个参与淀粉与蛋白质合成、降解及其调控相关的基因被鉴定与垩白的发生密切相关.但其受基因型和环境所共同控制的复杂性,以及试验材料和研究方法等因素所限,对垩白形成的生理与分子机制尚未完全明晰.从试验材料创新、采用系统生物学理论和技术以及碳氮代谢的视角进一步探究垩白形成的生理与分子机制,将有助于破解垩白较高这一制约我国南方粳稻优质生产的主要难题.

摘要： 垩白是稻米胚乳中白色不透明的部分,垩白粒率高是影响南方稻区优质粳米生产的主要限制因素之一.目前,仅有3个垩白QTLs被精细定位或克隆,16个参与淀粉与蛋白质合成、降解及其调控相关的基因被鉴定与垩白的发生密切相关.但其受基因型和环境所共同控制的复杂性,以及试验材料和研究方法等因素所限,对垩白形成的生理与分子机制尚未完全明晰.从试验材料创新、采用系统生物学理论和技术以及碳氮代谢的视角进一步探究垩白形成的生理与分子机制,将有助于破解垩白较高这一制约我国南方粳稻优质生产的主要难题.

摘要： 本发明公开一种基于自适应基因交互正则化弹性网络模型的基因选择方法及系统，该方法包括：基于Wilcoxon秩和检验评估每个测量的基因的重要程度；对每个测量的基因的重要程度进行量化，并添加自适应惩罚权重，进而删除噪声基因，得到特征基因；将惩罚权重引入最小二乘损失函数中，构建自适应弹性网络模型；构建基因交互网络的邻接矩阵；基于邻接矩阵构建基因交互网络惩罚；将自适应弹性网络模型和基因交互网络惩罚相结合，构建自适应基因交互正则化弹性网络模型；基于梯度下降算法求解出该正则化弹性网络模型的最优解，基于最优解选择基因。本发明可以自适应地选择与肿瘤的产生高度相关的重要基因，并去除冗余、不相关的基因和噪声基因。

摘要： 本发明提供一种基于基因表达数据的基因调控网络重构方法，涉及生物信息学中基因调控网络重构技术领域。该方法包括：获得重构所需基因表达量数据；对数据进行归一化处理；对目标基因表达量预测建模；预测目标基因表达量；分析输入特征基因与目标基因调控关系；基因调控网络重构。本发明提供的一种基于基因表达数据的基因调控网络重构方法，能够根据基因表达数据实现高精度基因调控网络建模，使用差分进化算法优化的Elman神经网络预测基因的表达量，具有运算速度快，精度高的优点，另外，使用模拟数据能够解决数据量不足的问题，使最终所建立的基因调控网络具有良好的准确性，其适用范围广，可适用于不同的基因表达数据，具有良好可移植性。

摘要： 本发明公开了一种精神分裂症基因‑基因互作网络的构建方法，所述构建方法包括以下步骤：①收集已知精神分裂症候选基因；②将上述收集的已知精神分裂症候选基因映射在人类蛋白质‑蛋白质互作网络，转换成以基因命名的相互作用网络；③对网络中的所有基因进行R‑score赋值，对网络中的所有基因进行G‑score赋值，对每条边赋予权重；④构造节点间最短路径矩阵；以“游走扩展”法提取初步网络；⑤提取最终网络，输出结果。本发明构建精神分裂症基因‑基因互作网络移除了部分假阳性基因，囊括进来了更多的与精神分裂症相关的潜在候选基因，富集分析结果表明，保留的基因与精神分裂症更相关，表明本发明构建的基因互作网络质量更优。

摘要： 本发明公开了一种利用单细胞转录和基因敲除数据推断基因调控网络的方法，通过分析基因敲除前后的稳态表达数据对基因进行分类，作为先验知识以降低时空复杂度并提升推断准确度；利用单细胞转录数据计算基因间分布距离，结合基因分类的结果为每个基因建立多时间点的多维回归模型，采用数学方法计算模型中的关系因子；对基因敲除数据进行相应的算法分析以去除部分假阳性判断，弥补分析动态数据的缺陷；本发明有效解决了分析时间序列单细胞数据中高计算复杂度的问题，提升了推断基因调控网络的准确度。

摘要： 本发明涉及一种基于跨平台基因表达数据的基因调控网络重建方法，根据跨平台基因表达数据的特点，通过获取来自p个测序平台基因表达数据，并进行预处理，然后从每个基因样本中抽取n个基因表达量，并基于偏相关系数的混合型条件独立性测试得到每个基因表达量的父子节点集，将其应用于跨平台因果网络结构学习的学习网络骨架、确定v‑结构和最大化标志方向三个过程中，从而重建出跨平台基因调控网络，本发明利用因果图模型解决跨平台基因调控网络的问题，能直接有效地利用跨平台基因表达数据进行高维的基因调控网络重建的同时，避免数据预处理过程导致的数据过度平滑等问题，提高了跨平台基因调控网络重建结果的正确率和召回率。

摘要： 本发明公开一种基于自适应基因交互正则化弹性网络模型的基因选择方法及系统，该方法包括：基于Wilcoxon秩和检验评估每个测量的基因的重要程度；对每个测量的基因的重要程度进行量化，并添加自适应惩罚权重，进而删除噪声基因，得到特征基因；将惩罚权重引入最小二乘损失函数中，构建自适应弹性网络模型；构建基因交互网络的邻接矩阵；基于邻接矩阵构建基因交互网络惩罚；将自适应弹性网络模型和基因交互网络惩罚相结合，构建自适应基因交互正则化弹性网络模型；基于梯度下降算法求解出该正则化弹性网络模型的最优解，基于最优解选择基因。本发明可以自适应地选择与肿瘤的产生高度相关的重要基因，并去除冗余、不相关的基因和噪声基因。

摘要： 本发明公开了一种精神分裂症基因‑基因互作网络的构建方法，所述构建方法包括以下步骤：①收集已知精神分裂症候选基因；②将上述收集的已知精神分裂症候选基因映射在人类蛋白质‑蛋白质互作网络，转换成以基因命名的相互作用网络；③对网络中的所有基因进行R‑score赋值，对网络中的所有基因进行G‑score赋值，对每条边赋予权重；④构造节点间最短路径矩阵；以“游走扩展”法提取初步网络；⑤提取最终网络，输出结果。本发明构建精神分裂症基因‑基因互作网络移除了部分假阳性基因，囊括进来了更多的与精神分裂症相关的潜在候选基因，富集分析结果表明，保留的基因与精神分裂症更相关，表明本发明构建的基因互作网络质量更优。

摘要： 本发明涉及用于从高通量生物和化学测定平台捕获、整合、组织、导航和查询大规模数据的方法、系统和装置。它提供了一个高效的荟萃分析基础设施，用于对来自不同生物和化学测试、数据类型和生物体的大量研究和实验进行研究查询，并提供了构建和添加到此类基础设施的系统。根据各种实现方案，用于识别可能与感兴趣的生物学、化学或医学概念相关的基因的方法、系统和界面。

摘要： 本发明涉及权重基因共表达网络，特别涉及一种利用权重基因共表达网络挖掘结直肠癌放疗特异性基因的方法。本发明利用权重基因共表达网络挖掘结直肠癌放疗特异性响应基因的方法，通过权重基因共表达网络为挖掘结直肠癌放疗特异性响应基因提供了新途径，为预测结直肠癌患者生存预后提供了新的依据。针对本发明的方法发现的靶点基因的放疗可以在一定程度上提高结直肠癌患者的生存预后，降低结直肠癌患者死亡率，解决实际的临床问题，为广大患者提供了更佳的选择。

摘要： 本发明公开了一种利用单细胞转录和基因敲除数据推断基因调控网络的方法，通过分析基因敲除前后的稳态表达数据对基因进行分类，作为先验知识以降低时空复杂度并提升推断准确度；利用单细胞转录数据计算基因间分布距离，结合基因分类的结果为每个基因建立多时间点的多维回归模型，采用数学方法计算模型中的关系因子；对基因敲除数据进行相应的算法分析以去除部分假阳性判断，弥补分析动态数据的缺陷；本发明有效解决了分析时间序列单细胞数据中高计算复杂度的问题，提升了推断基因调控网络的准确度。