[發(fā)明專利]用于基于網(wǎng)絡的生物活性評估的系統(tǒng)與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710237916.2
• 申請日: 2012-09-07
• 公開（公告）號: CN107391961B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發(fā)明（設計）人: F·馬丁
• 申請（專利權）人: 菲利普莫里斯生產(chǎn)公司
• 主分類號: G16B5/00
• 分類號: G16B5/00
• 代理公司: 中國貿(mào)促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 鮑進

本發(fā)明公開涉及用于基于網(wǎng)絡的生物活性評估的系統(tǒng)與方法。本文公開了基于從生物系統(tǒng)中的實體子集測出的活性數(shù)據(jù)來量化生物系統(tǒng)對一個或多個擾動的響應的系統(tǒng)與方法。基于該活性數(shù)據(jù)和描述測量和未測量的實體之間關系的生物系統(tǒng)的網(wǎng)絡模型，推斷未測量的實體的活性。推斷出的活性用于導出量化生物系統(tǒng)對擾動的響應，諸如對治療條件的響應的得分。該得分可以代表網(wǎng)絡對擾動的響應的量級和拓撲分布。

本申請是申請?zhí)枮?01280043499.3，申請日為2012年9月7日，題為“用于基于網(wǎng)絡的生物活性評估的系統(tǒng)與方法”的中國發(fā)明專利申請的分案申請。

背景技術

人體由于暴露給可能有害的制劑(agent)而不斷地被擾動，就長期而言，這些制劑會造成嚴重的健康風險。暴露給這些制劑會危及人體內(nèi)部的生物機制的正常機能。為了理解并量化這些擾動對人體的影響，研究人員研究了生物系統(tǒng)對暴露給制劑作出響應的機制。有些組大量利用活體動物測試方法。但是，因為關于其可靠性和相關性還存在疑問，所以動物測試方法不總是充分的。不同動物的生理系統(tǒng)中存在許多差異。因此，不同的物種會對暴露給一種制劑有不同的響應。因此，關于從動物測試獲得的響應是否可以外推到人類生物學還存在疑問。其它方法包括通過人類志愿者的臨床研究評估風險。但是這些風險評估是后驗執(zhí)行的而且，因為疾病可能要花幾十年才表現(xiàn)出來，所以這些評估可能不足以說明把有害物質(zhì)關聯(lián)到疾病的機制。還有其它方法包括試管(in vitro)實驗。雖然，作為其基于動物的對等體的完全或部分代替方法，基于試管細胞與組織的方法已經(jīng)獲得普遍認同，但是這些方法具有有限的價值。因為試管方法集中在細胞和組織機制特定方面；所以它們不總是考慮到發(fā)生在整個生物系統(tǒng)中的復雜相互作用。

在過去的十年中，核酸、蛋白質(zhì)與代謝物水平的高吞吐量測量結合傳統(tǒng)的依賴劑量的療效與毒性檢測已經(jīng)作為一種用于說明許多生物過程作用機制的手段出現(xiàn)。研究人員已經(jīng)嘗試結合來自這些全異測量的信息與來自科學文獻的關于生化過程的知識來組成有意義的生物模型。為此，研究人員已經(jīng)開始使用可以挖掘大量數(shù)據(jù)的數(shù)學與計算技術，諸如群集與統(tǒng)計方法，來識別可能的生物作用機制。

之前的工作還探究了揭開基因表達變化的特征簽名的重要性，這種基因表達變化是由于對生物過程的一個或多個擾動導致的，以及還探究了對那種簽名在附加數(shù)據(jù)集中的存在進行后續(xù)打分，作為那個過程的具體活性量值(activity amplitude)的測量。這方面的大部分工作涉及識別與疾病表型(phenotype)關聯(lián)的簽名并給其打分。這些得自表型的簽名提供了顯著的分類能力，但是缺乏單個具體擾動與該簽名之間的機制或因果關系。因此，這些簽名可能代表多個截然不同的未知擾動，這些擾動通過常常未知的機制導致相同的疾病表型或者得自于相同的疾病表型。

一個挑戰(zhàn)在于理解生物系統(tǒng)中各個個別生物實體的活性如何使得能夠激活或抑制不同的生物機制。因為個別實體，諸如基因，會在多個生物過程(例如，發(fā)炎和細胞增殖)中涉及到，所以基因的活性測量不足以識別觸發(fā)該活性的底層生物過程。

發(fā)明內(nèi)容

這里描述了基于從生物系統(tǒng)中的實體子集測出的活性數(shù)據(jù)來量化生物系統(tǒng)對一個或多個擾動的響應的系統(tǒng)與方法。當前技術既不適于識別可以在微觀級導致生物實體的活性的底層機制，也不提供對不同生物機制的激活的量化評估，其中這些實體響應于可能有害的制劑和實驗條件而起作用。因此，需要改進的系統(tǒng)和方法來鑒于生物機制而分析全系統(tǒng)的生物數(shù)據(jù)，并且在生物系統(tǒng)對制劑或者環(huán)境中的變化作出響應時量化生物系統(tǒng)中的變化。描述了基于測出的活性數(shù)據(jù)以及描述測量和未測量的實體之間關系的生物系統(tǒng)的網(wǎng)絡模型來推斷未測量的實體的活性的系統(tǒng)與方法。