疾病關鍵基因的挖掘方法及其應用.pdf

1、從諸多致病基因中發(fā)掘疾病的“關鍵”基因，對一些頑癥的診斷與治療以及藥物設計都具有重要意義，也是當前生物信息學研究的一個重要課題。本文通過打分方法，對腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤和結腸癌的相關基因進行探討，從中發(fā)掘相應疾病的關鍵基因。具體內(nèi)容如下：
　　基于疾病相關基因組在正常和疾病各分期的系統(tǒng)發(fā)生譜表達數(shù)據(jù)，通過逆向網(wǎng)絡建模方法構建相應的互信息相關網(wǎng)絡。利用已建立的互信息相關網(wǎng)絡和疾病的相關表型，根據(jù)疾病表型與基因的關系以及疾病與表型的關系，分別

2、從基因和疾病角度建立疾病的表型網(wǎng)絡：前者建立的表型網(wǎng)絡稱為逆向表型網(wǎng)絡，后者建立的表型網(wǎng)絡稱為正向表型網(wǎng)絡。分別比較正向和逆向表型網(wǎng)絡在疾病各分期相似度的連續(xù)變化情況，當相似度達到最大時，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)絡的閾值分別為0.50、0.53、0.58、0.69和0.67；正常結腸組織和結腸癌I期、II期和III期基因網(wǎng)絡的閾值分別為0.53、0.50、0.50和0.50。閾值確定后，我們得到相應疾

3、病各個期對應的基因網(wǎng)絡和表型網(wǎng)絡。通過打分方法，挖掘出腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的7個關鍵基因和結腸癌的11個關鍵基因。在腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的7個關鍵基因中，有5個基因已被資料證實與腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關，剩下2個基因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；在結腸癌的11個關鍵基因中，有9個基因已被資料證實與結腸癌的發(fā)生發(fā)展密切相關，剩下的2個基因TCL1A和MCF2未有報道與結腸癌有關。我們預測4個基因AR、ARAF、

4、TCL1A和MCF2可能在相應疾病的形成和發(fā)展過程中起重要作用。
　　提出用信息熵相關系數(shù)代替互信息建立基因網(wǎng)絡?；谀X神經(jīng)膠質(zhì)瘤相關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期的表達譜數(shù)據(jù)，利用信息熵相關系數(shù)，通過逆向網(wǎng)絡建模方法構建相應的基因網(wǎng)絡。重復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)絡的閾值分別為0.47、0.50、0.50、0.50和0.50。通過打分方

5、法，最后挖掘出腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的6個關鍵基因，其中5個基因已被資料證實與腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關，剩下1個基因AR未有報道與腦膠質(zhì)瘤有關。比較信息熵相關系數(shù)與互信息兩種方法所得結果發(fā)現(xiàn)：上述兩種構建基因網(wǎng)絡方法分別得到7個和6個腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤關鍵基因，其中6個基因相同。進一步的文獻查詢發(fā)現(xiàn)6個相同基因中有5個基因都與腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關。兩組關鍵基因中都出現(xiàn)AR，我們預測基因AR可能在腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤的形成和發(fā)展過程中發(fā)揮著重要作