疾病關(guān)鍵基因的挖掘方法及其應(yīng)用.pdf

1、從諸多致病基因中發(fā)掘疾病的“關(guān)鍵”基因，對(duì)一些頑癥的診斷與治療以及藥物設(shè)計(jì)都具有重要意義，也是當(dāng)前生物信息學(xué)研究的一個(gè)重要課題。本文通過(guò)打分方法，對(duì)腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤和結(jié)腸癌的相關(guān)基因進(jìn)行探討，從中發(fā)掘相應(yīng)疾病的關(guān)鍵基因。具體內(nèi)容如下：
　　基于疾病相關(guān)基因組在正常和疾病各分期的系統(tǒng)發(fā)生譜表達(dá)數(shù)據(jù)，通過(guò)逆向網(wǎng)絡(luò)建模方法構(gòu)建相應(yīng)的互信息相關(guān)網(wǎng)絡(luò)。利用已建立的互信息相關(guān)網(wǎng)絡(luò)和疾病的相關(guān)表型，根據(jù)疾病表型與基因的關(guān)系以及疾病與表型的關(guān)系，分別

2、從基因和疾病角度建立疾病的表型網(wǎng)絡(luò)：前者建立的表型網(wǎng)絡(luò)稱為逆向表型網(wǎng)絡(luò)，后者建立的表型網(wǎng)絡(luò)稱為正向表型網(wǎng)絡(luò)。分別比較正向和逆向表型網(wǎng)絡(luò)在疾病各分期相似度的連續(xù)變化情況，當(dāng)相似度達(dá)到最大時(shí)，正常腦組織和腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤I期、II期、III期和IV期基因網(wǎng)絡(luò)的閾值分別為0.50、0.53、0.58、0.69和0.67；正常結(jié)腸組織和結(jié)腸癌I期、II期和III期基因網(wǎng)絡(luò)的閾值分別為0.53、0.50、0.50和0.50。閾值確定后，我們得到相應(yīng)疾

3、病各個(gè)期對(duì)應(yīng)的基因網(wǎng)絡(luò)和表型網(wǎng)絡(luò)。通過(guò)打分方法，挖掘出腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的7個(gè)關(guān)鍵基因和結(jié)腸癌的11個(gè)關(guān)鍵基因。在腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的7個(gè)關(guān)鍵基因中，有5個(gè)基因已被資料證實(shí)與腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，剩下2個(gè)基因AR和ARAF中，基因ARAF也參與腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤發(fā)生發(fā)展的生物路徑；在結(jié)腸癌的11個(gè)關(guān)鍵基因中，有9個(gè)基因已被資料證實(shí)與結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，剩下的2個(gè)基因TCL1A和MCF2未有報(bào)道與結(jié)腸癌有關(guān)。我們預(yù)測(cè)4個(gè)基因AR、ARAF、

4、TCL1A和MCF2可能在相應(yīng)疾病的形成和發(fā)展過(guò)程中起重要作用。
　　提出用信息熵相關(guān)系數(shù)代替互信息建立基因網(wǎng)絡(luò)?；谀X神經(jīng)膠質(zhì)瘤相關(guān)基因組在正常腦組織和腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤I期、II期、III期和IV期的表達(dá)譜數(shù)據(jù)，利用信息熵相關(guān)系數(shù)，通過(guò)逆向網(wǎng)絡(luò)建模方法構(gòu)建相應(yīng)的基因網(wǎng)絡(luò)。重復(fù)上述確定閾值的方法，得到正常腦組織和腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤I期、II期、III期和IV期的基因網(wǎng)絡(luò)的閾值分別為0.47、0.50、0.50、0.50和0.50。通過(guò)打分方

5、法，最后挖掘出腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的6個(gè)關(guān)鍵基因，其中5個(gè)基因已被資料證實(shí)與腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，剩下1個(gè)基因AR未有報(bào)道與腦膠質(zhì)瘤有關(guān)。比較信息熵相關(guān)系數(shù)與互信息兩種方法所得結(jié)果發(fā)現(xiàn)：上述兩種構(gòu)建基因網(wǎng)絡(luò)方法分別得到7個(gè)和6個(gè)腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤關(guān)鍵基因，其中6個(gè)基因相同。進(jìn)一步的文獻(xiàn)查詢發(fā)現(xiàn)6個(gè)相同基因中有5個(gè)基因都與腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。兩組關(guān)鍵基因中都出現(xiàn)AR，我們預(yù)測(cè)基因AR可能在腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的形成和發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮著重要作