用戶化的微陣列數(shù)據(jù)庫平臺研究.pdf

1、隨著近代分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，以及人類基因組草圖(HGD)繪制的順利完成，標(biāo)志著現(xiàn)代生命科學(xué)研究已經(jīng)進(jìn)入了后基因組時代，研究者把關(guān)心的焦點(diǎn)由結(jié)構(gòu)基因組學(xué)轉(zhuǎn)向了功能基因組學(xué)。基因芯片(genechip，microarray)作為一種新型的高通量的檢測技術(shù)方法，可以同時測量成千上萬個基因的表達(dá)水平，已成為“后基因組時代”研究基因與基因間相互作用的一個強(qiáng)有力的工具。 如何對該技術(shù)產(chǎn)生的海量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確而合理地管

2、理和分析已成為是否能有效應(yīng)用該項(xiàng)技術(shù)的主要問題，并決定著當(dāng)前生物信息學(xué)的重要研究內(nèi)容和主要研究方向。雖然目前已有許多學(xué)術(shù)性或商業(yè)化的微陣列系統(tǒng)軟件應(yīng)運(yùn)而生，但具有全面解決方案的系統(tǒng)卻尚屬罕見，并時常會出現(xiàn)缺少實(shí)用性、可擴(kuò)展性或標(biāo)準(zhǔn)界面等情況。另外，開發(fā)一種整合系統(tǒng)，往往需要一個統(tǒng)一、先進(jìn)的軟件架構(gòu)來加強(qiáng)其安裝和維護(hù)。所以，為滿足上述需求，本課題在生物科學(xué)、微電子學(xué)以及計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科相互交叉的基礎(chǔ)上，提出了一個名為MDME的微陣列數(shù)據(jù)分

3、析軟件架構(gòu)，此數(shù)據(jù)庫擁有較完善的研制方案，可根據(jù)特定的實(shí)驗(yàn)環(huán)境、樣本環(huán)境為用戶提供全面的檢索服務(wù)。 本文研究工作如下： 1.研制了該微陣列數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的整體架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上提出了數(shù)據(jù)庫存儲后端、用戶驗(yàn)證、管理及訪問控制模塊、數(shù)據(jù)分析及其可視化模塊、數(shù)據(jù)標(biāo)注模塊的實(shí)現(xiàn)方法。 2.在數(shù)據(jù)分析及其可視化模塊的實(shí)現(xiàn)過程中，引入了一種新的聚類算法和一個用于分析multi-variable微陣列基因表達(dá)數(shù)據(jù)的通用3-D可視化工

4、具，有效地提高了系統(tǒng)的分析效率。 3.開發(fā)并研制了一個基于關(guān)系數(shù)據(jù)庫中persistence層的代碼產(chǎn)生器ODBI，詳細(xì)闡述了該代碼產(chǎn)生器的數(shù)據(jù)模式結(jié)構(gòu)、各組成模塊、通信協(xié)議以及ODBI設(shè)計(jì)器的實(shí)現(xiàn)過程。 4.對ODBI代碼產(chǎn)生器的運(yùn)行狀況進(jìn)行評估，達(dá)到了預(yù)期的效果，并提出改進(jìn)措施。 研究結(jié)果表明，該課題為用戶提供了從數(shù)據(jù)存儲、分析、解析到共享等一系列全面的服務(wù)，有效地避免了微陣列數(shù)據(jù)分析過程中的某些不連貫情況，