[發明專利]一種模擬人工神經網絡的基因電路及其構建方法

在審

• 申請號: 201910541858.1
• 申請日: 2019-06-21
• 公開（公告）號: CN110363276A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發明（設計）人: 石致宇;羅樂賢;郭瑋強
• 申請（專利權）人: 石致宇
• 主分類號: G06N3/00
• 分類號: G06N3/00;G06N3/06;G06N3/12
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 鄒秋菊

1.一種模擬人工神經網絡的基因電路，其特征在于，包括至少一個輸入層、至少兩個隱層和至少一個輸出層，所述輸入層包括若干輸入層節點，每個所述隱層包括若干隱層節點，所述輸出層包括若干輸出層節點，每個輸入層節點的輸入向量為一個啟動子及一個輸入基因，每個隱層節點中包括一個隱層基因，每個隱層基因受該層基因的啟動子或上一層基因的基因產物的調控；所述輸出節點輸出基因電路結果；所述隱層基因及輸出層節點受到上一層基因的基因產物的調控符合激勵函數；輸入層節點受到輸入啟動子的調控符合激勵函數。

2.根據權利要求1所述的模擬人工神經網絡的基因電路，其特征在于，所述基因產物為蛋白質或RNA。

3.根據權利要求1或2所述的模擬人工神經網絡的基因電路，其特征在于，所述輸出層用于分類分析或回歸分析。

4.根據權利要求3所述的模擬人工神經網絡的基因電路，所述輸入層包括三個輸入層節點，包括由ESR1、PGR、ERBB2所調控的啟動子及由該啟動子所調控的三個輸入基因；所述隱層包括第一隱層和第二隱層，所述第一隱層包括六個隱層基因，所述第二隱層包括三個隱層基因；所述激勵函數為“sigmoid”函數。

5.根據權利要求4所述的模擬人工神經網絡的基因電路，其特征在于，所述基因電路結果為Basal、HER2及Luminal(ER+)亞型乳癌的判斷結果。

6.根據權利要求5所述的模擬人工神經網絡的基因電路，其特征在于，所述基因電路結果為針對Basal亞型乳癌的基因合成藥物PD-L1、針對HER2亞型乳癌的基因合成藥物nelipepimut-S，針對Luminal(ER+)亞型乳癌的基因合成藥物goserelin。

7.根據權利要求3所述的模擬人工神經網絡的基因電路，其特征在于，所述輸入層包括三個輸入層節點，所述輸入節點分別包括重金屬銅、鉛、鎘所調控的啟動子及由該啟動子所調控三個輸入基因，所述隱層包括第一隱層、第二隱層、第三隱層和第四隱層，所述第一隱層和第四隱層分別包括七個隱層基因，所述第二隱層和第三隱層分別包括四個隱層基因；所述激勵函數為“sigmoid”函數或“relu”函數。

8.一種模擬人工神經網絡的基因電路的構建方法，其特征在于，包括：

S1.模擬訓練人工神經網絡；

S2.基于模擬結果構建基因電路，所述基因電路包括至少一個輸入層、至少兩個隱層和至少一個輸出層，所述輸入層包括若干輸入層節點，每個所述隱層包括若干隱層節點，所述輸出層包括若干輸出層節點，每個輸入層節點的輸入向量為一個啟動子及一個輸入基因，每個隱層節點中包括一個隱層基因，每個隱層基因受該層基因的啟動子或上一層基因的基因產物的調控；所述輸出節點輸出基因電路結果；所述隱層基因及輸出層節點受到上一層基因的產物的調控符合激勵函數；輸入層節點受到輸入啟動子的調控符合激勵函數；基于所述基因電路選擇輸入基因，隱層基因的種類、數量以及隱層的數量；

S3.將所述基因電路用作實際表達。

9.根據權利要求8所述的構建方法，其特征在于，所述輸入層包括三個輸入層節點，包括由ESR1、PGR、ERBB2所調控的啟動子及由該啟動子所調控的三個輸入基因；所述隱層包括第一隱層和第二隱層，所述第一隱層包括六個隱層基因，所述第二隱層包括三個隱層基因；所述激勵函數為“sigmoid”函數。

10.根據權利要求9所述的構建方法，其特征在于，所述輸入層包括三個輸入層節點，所述輸入節點分別包括重金屬銅、鉛、鎘所調控的啟動子及由該啟動子所調控的三個輸入基因，所述隱層包括第一隱層、第二隱層、第三隱層和第四隱層，所述第一隱層和第四隱層分別包括七個隱層基因，所述第二隱層和第三隱層分別包括四個隱層基因；所述激勵函數為“sigmoid”函數或“relu”函數。