基于分子網(wǎng)絡(luò)的疾病演化分析.pdf

1、疾病，特別是復(fù)雜疾病，嚴(yán)重影響著人類的身體健康以及正常生活。而癌癥作為一種對人類健康具有嚴(yán)重?fù)p害的復(fù)雜疾病，長久以來一直受到研究者的廣泛關(guān)注。隨著后基因組時代的來臨以及測序技術(shù)的飛速發(fā)展，生物測序數(shù)據(jù)的數(shù)量不斷增加，越來越多的公共數(shù)據(jù)可以供研究者使用，如TCGA數(shù)據(jù)庫，OMIM數(shù)據(jù)庫以及GEO數(shù)據(jù)庫等等。這些測序數(shù)據(jù)的開放使得整合多種生物數(shù)據(jù)，在分子水平上研究癌癥的潛在機制及其致病原理變成人類疾病研究的一個重要方向。另一方面，疾病的發(fā)展

2、是一個動態(tài)變化的生物過程，疾病會隨著時間推移不斷發(fā)生變化。這一認(rèn)識使得動態(tài)分子網(wǎng)絡(luò)上復(fù)雜疾病的分析受到了更多的關(guān)注。動態(tài)分子網(wǎng)絡(luò)上疾病的演化分析從微觀上可以了解基因和蛋白質(zhì)的功能，探究生物通路的變化以及判斷細(xì)胞的狀態(tài)，從宏觀上可以幫助揭示疾病發(fā)生機制，判定藥物療效以及制定個性化治療方案。
　　不同于以往靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)或動態(tài)網(wǎng)絡(luò)上生物標(biāo)記的識別，本文旨在從動態(tài)發(fā)展的角度以及不同的粒度來分析癌癥的發(fā)展變化。文章通過整合多種生物數(shù)據(jù)，從分子層

3、面構(gòu)建了肺癌疾病三個階段的動態(tài)網(wǎng)絡(luò)，并在動態(tài)網(wǎng)絡(luò)上從多個粒度進(jìn)行了疾病的演化分析。文章通過整合蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)和基因分子表達(dá)水平的微陣列數(shù)據(jù)以及肺癌發(fā)展過程中的階段劃分信息，構(gòu)建了肺癌發(fā)展的三個階段的基因分子網(wǎng)絡(luò)，然后利用馬爾科夫聚類方法識別各階段的疾病網(wǎng)絡(luò)上的功能，構(gòu)建了一個加權(quán)的多部圖來模擬網(wǎng)絡(luò)演化過程。接著，分別從單個重要基因，生物通路和模塊標(biāo)記三個方面來分析肺癌在三個階段的疾病分子網(wǎng)絡(luò)上的變化，包括網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的變化，網(wǎng)絡(luò)中基

4、因的度分布以及聚集系數(shù)分布，網(wǎng)絡(luò)中與疾病相關(guān)的生物通路，網(wǎng)絡(luò)中模塊數(shù)量的變化以及模塊在疾病發(fā)展過程中的演化事件分析。最后，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中基因與已知致病基因的連接關(guān)系結(jié)合動態(tài)網(wǎng)絡(luò)中癌癥的演化規(guī)律，對相關(guān)基因進(jìn)行打分排序及篩選，進(jìn)行致病基因的預(yù)測并從統(tǒng)計學(xué)意義和生物意等多個方面進(jìn)行了候選致病基因的驗證分析。
　　在利用 PPI數(shù)據(jù)和肺癌微陣列數(shù)據(jù)（ID：GDS3257）構(gòu)建的疾病分子網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行的動態(tài)演化分析表明，文中的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建方法可以較好