核磁共振代謝組學(xué)譜峰對(duì)齊及數(shù)據(jù)歸一化方法研究.pdf

1、代謝組學(xué)(metabonomics)是研究生物體受病理/生理刺激或基因改變后，定量分析內(nèi)源性代謝產(chǎn)物的整體組成及其變化規(guī)律的科學(xué)。經(jīng)過(guò)十幾年的快速發(fā)展，代謝組學(xué)已成功地應(yīng)用到病理學(xué)、毒理學(xué)、藥理學(xué)、疾病診斷等諸多領(lǐng)域。核磁共振(NMR)由于其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已成為代謝組學(xué)數(shù)據(jù)獲取的重要手段之一。但由于生物系統(tǒng)及外部環(huán)境的復(fù)雜性，樣本制備及實(shí)驗(yàn)操作的差異性，以及數(shù)據(jù)的高維度，代謝組學(xué)的數(shù)據(jù)分析常常面臨巨大挑戰(zhàn)。數(shù)據(jù)預(yù)處理可很大程度上抑制干擾，

2、規(guī)范數(shù)據(jù)，有利于模式識(shí)別準(zhǔn)確性的提高和生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)。本文主要從譜峰漂移和樣本間整體性濃度差異的校正入手，對(duì)代謝組學(xué)的數(shù)據(jù)預(yù)處理進(jìn)行研究，并提出新的譜峰對(duì)齊方法和樣本歸一化方法，提高后續(xù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可靠性。主要內(nèi)容如下:
　　1.提出一種基于高斯平滑的譜峰對(duì)齊方法。生物樣品NMR譜圖的信號(hào)峰具有一定的稀疏性，因此，譜峰對(duì)齊算法通常先將參考譜和待對(duì)齊譜分割成若干個(gè)小段，再分別對(duì)各信號(hào)段進(jìn)行譜峰對(duì)齊，最后拼接成一張完整譜圖。新方法

3、通過(guò)對(duì)原始譜圖進(jìn)行高斯平滑，得到譜圖的包絡(luò)，一個(gè)包絡(luò)對(duì)應(yīng)一段譜圖，進(jìn)而得到譜圖分段;通過(guò)高斯函數(shù)窗口的調(diào)節(jié)，可在不同尺度下對(duì)原始譜圖進(jìn)行分段，進(jìn)而在多尺度下對(duì)齊譜圖。通過(guò)與其它譜峰對(duì)齊方法的比較，新方法在對(duì)齊精度、譜峰輪廓保持及對(duì)后續(xù)多變量統(tǒng)計(jì)分析的促進(jìn)上都有一定優(yōu)勢(shì)。
　　2.提出一種基于代謝物統(tǒng)計(jì)差異并移除組間差異代謝物的樣本歸一化算法。該方法通過(guò)統(tǒng)計(jì)手段對(duì)代謝物在實(shí)驗(yàn)組和對(duì)照組的組間差異進(jìn)行檢驗(yàn)，并排除差異性較顯著的一部分代