[發(fā)明專利]一種基于多基因表達特征譜的胰腺癌個性化預后評估方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810440131.X
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN108648826B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李功華;李文興;黃京飛;趙旭東;代紹興
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院昆明動物研究所
• 主分類號: G16H50/30
• 分類號: G16H50/30;G16B40/00;G16B5/00;G16B20/00
• 代理公司: 北京權(quán)智天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11638
• 代理人: 王新愛

1.一種基于多基因表達特征譜的胰腺癌個性化預后評估方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、獲取胰腺癌預后風險基因列表與基因權(quán)重；

步驟2、利用胰腺癌患者腫瘤組織轉(zhuǎn)錄組和生存數(shù)據(jù)構(gòu)建預后評估模型；

步驟3、根據(jù)胰腺癌患者腫瘤組織的基因表達譜計算患者的風險得分；

步驟4、根據(jù)患者的風險得分計算患者每年的生存概率；

所述步驟1中的獲取胰腺癌預后風險基因列表與基因權(quán)重具體為：

步驟1.1、從Genomic Data Commons Data Portal數(shù)據(jù)庫中下載胰腺癌患者腫瘤組織和癌旁組織轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)以及臨床數(shù)據(jù)，獲得胰腺癌患者腫瘤組織基因表達譜FPKM數(shù)值，進行對數(shù)轉(zhuǎn)換；

步驟1.2、設(shè)總樣本數(shù)為m，將所有樣本根據(jù)其基因表達值的三分位數(shù)分為三組，其中，基因表達值具體是指步驟1.1中獲得的FPKM數(shù)值，用V表示，對第i個基因記為V_i，利用Cox比例風險模型計算第三分組相比第一分組的生存風險，得出第i個基因的風險比HRi和P值，即得出每一個基因的風險比；定義P值0.05具有顯著性，篩選具有顯著性的生存風險基因，記為N₁；此外，計算每個基因與患者生存天數(shù)的相關(guān)性，得出每個基因的相關(guān)系數(shù)r和P值；定義P值0.05具有顯著性，篩選具有顯著性的生存相關(guān)基因，記為N₂；將生存風險基因和生存相關(guān)基因的交集定義為預后風險基因，記為N，則有：

N＝N₁∩N₂ (1)

步驟1.3、根據(jù)第i個基因的風險比計算第i個基因的權(quán)重W_i，計算公式為：

這樣就能得出每一個基因的權(quán)重，最終得到的胰腺癌預后風險基因列表與基因權(quán)重；

所述胰腺癌預后風險基因列表與基因權(quán)重如下表所示：

所述步驟2中的利用胰腺癌患者腫瘤組織轉(zhuǎn)錄組和生存數(shù)據(jù)構(gòu)建預后評估模型，具體為：

步驟2.1、定義基因表達值為V，根據(jù)第i個基因在第j個樣本中的表達值和權(quán)重計算第i個患者的風險得分S_j；計算公式為：

其中，j表示樣本編號，m表示樣本總數(shù)，V_ij表示第i個基因在第j個樣本中的表達值；

步驟2.2、將所有胰腺癌患者樣本按照風險得分從低到高排序，使用滑動窗口模型對每50個樣本計算平均風險得分計算公式為：

其中j+49表示從樣本j開始計數(shù)的后50個樣本；

步驟2.3、使用Weibull分布對50個樣本的生存數(shù)據(jù)進行曲線擬合，Weibull分布的概率密度函數(shù)為：

其中k＞0是形狀參數(shù)，λ＞0是分布的比例參數(shù)；

步驟2.4、對每50個樣本計算出所對應的k_j和λ_j；k_j為一個固定的數(shù)值，均值為：

其中，k_j為第j個樣本到第j+49個樣本生存曲線Weibull分布的形狀參數(shù)；

定義λ_j與的函數(shù)關(guān)系為：

其中，λ_j表示第j個樣本到第j+49個樣本生存曲線Weibull分布的比例參數(shù)；

其中e為自然對數(shù)的底，α、β為函數(shù)的參數(shù)，對上式取對數(shù)得：

其中l(wèi)ogλ_j與為線性關(guān)系，通過線性擬合求解；

根據(jù)平均風險得分與Weibull分布參數(shù)λ_j的擬合曲線，得出的函數(shù)關(guān)系為：

將代入該函數(shù)得出預測的λ_j′，λ_j′為用該函數(shù)計算出的預期分布參數(shù)，計算λ_j與λ_j′的相關(guān)性得相關(guān)系數(shù)R²＝0.978，P值＝1.48E-39；

所述步驟3中的根據(jù)胰腺癌患者腫瘤組織的基因表達譜計算患者的風險得分，具體為：獲取胰腺癌患者腫瘤組織的第i個基因表達譜的FPKM數(shù)值，記為：V_i；第i個基因?qū)臋?quán)重記為：W_i；患者風險得分記為：S；計算公式為：

其中i為基因編號，n為基因個數(shù)；

所述步驟4中的根據(jù)患者的風險得分計算患者每年的生存概率，具體為：將患者的風險得分S帶入Weibull分布的累積分布函數(shù)得出該患者的存活概率函數(shù)為：

其中t為時間，α、β、S、均為固定參數(shù)。