關(guān)于對PDGF信號路徑進行概率模型檢測的問題研究.pdf

1、近年來，越來越多的計算機科學(xué)方法被廣泛應(yīng)用到諸如生物學(xué)等領(lǐng)域。一方面，計算機科學(xué)的方法可以通過在計算機上進行模擬等方式使得對問題的研究可以擺脫原本復(fù)雜的實驗環(huán)境和條件，大大節(jié)約了研究成本和研究時間，降低了研究難度;另一方面，計算機領(lǐng)域方法的多樣性和計算機的強大計算能力，為復(fù)雜問題的解決提供了可能性。由于系統(tǒng)生物學(xué)和計算機科學(xué)研究中的復(fù)雜分布式系統(tǒng)有著類似的地方，形式化方法領(lǐng)域中的模型和驗證技術(shù)可以被應(yīng)用到系統(tǒng)生物學(xué)領(lǐng)域。形式化方法在分析

2、大型系統(tǒng)方面優(yōu)勢明顯，它有著高效的驗證技術(shù)，可以利用自動化的計算機工具分析具有復(fù)雜行為的大型系統(tǒng)。
　　 作為一種表現(xiàn)良好的形式化方法，概率模型驗證方法近年來廣受人們的關(guān)注與研究。概率模型驗證是從定量方面去檢查一個具有隨機性行為的有限狀態(tài)系統(tǒng)的正確性。它與已有的基于仿真的方法有著一個明顯的區(qū)別是它能對所要驗證的系統(tǒng)進行徹底地挖掘，而不是僅僅挖掘系統(tǒng)的一個子集。
　　 本文將概率模型驗證的方法應(yīng)用到分析PDGF生物信號路徑

3、系統(tǒng)中。
　　 首先，作為本文的理論基礎(chǔ)，本文詳細(xì)討論了概率模型驗證的相關(guān)概念及理論推演。概率模型驗證需要用到兩種輸入，即對系統(tǒng)的詳細(xì)描述以及對系統(tǒng)屬性的詳細(xì)描述。本文首先給出了概率模型驗證的含義以及對系統(tǒng)詳細(xì)描述的方法，討論了所要驗證系統(tǒng)的瞬時概率和穩(wěn)定概率的計算方法。接下來本文討論了系統(tǒng)屬性的描述方法，詳細(xì)給出了文中用到的語言——CSL（持續(xù)概率邏輯），并對其擴展，即回報屬性進行了討論。另外，本文給出了關(guān)于文中所用的概率模型

4、驗證工具PRISM的詳細(xì)介紹。
　　 其次，本文所要分析的PDGF生物信號路徑系統(tǒng)對于細(xì)胞的繁殖和生長具有重要意義，它直接調(diào)控細(xì)胞分裂和增殖，與癌癥的產(chǎn)生密切相關(guān)。本文詳細(xì)分析了其組成，并將對其的研究細(xì)化為三個具體的目標(biāo)，從而實現(xiàn)對PDGF生物信號路徑的更好理解。
　　 再次，本文通過三組實驗來實現(xiàn)了對三個目標(biāo)的分析。實驗中本文采用通過添加/移除單一反應(yīng)來進行比較分析的方法，創(chuàng)建了多個模型的變種，以此來研究某一反應(yīng)對路徑

5、信號的影響。這三組實驗的結(jié)果顯示，定量驗證的方法能夠幫助我們更加深刻的理解PDGF信號路徑，更進一步地，能夠提供一個關(guān)于路徑行為的預(yù)測。
　　 最后，由于除了概率模型驗證方法，許多基于仿真的方法在研究生物系統(tǒng)時也非常流行，本文選擇了其中的常微分方程方法將其與概率模型驗證方法進行了比較研究。對常微分方法的研究分為理論與實踐兩部分。理論方面，本文首先給出了常微分方程在生物系統(tǒng)中的概念，然后為了更好地與概率模型驗證方法進行比較，本文詳