[發明專利]基于基因及信號通路的蛛網膜下腔出血預測模型建立方法及系統

在審

• 申請號: 201911413113.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111584085A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 章樂;雷婉婧;陳渝杰
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50;G16B20/00
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發明提供了一種基于基因及細胞信號通路的蛛網膜下腔出血預測模型建立方法及系統，該方法包括：獲取正常腦細胞組1和SAH腦細胞基因芯片數據，并進行預處理；對正常腦細胞組1和SAH腦細胞基因芯片數據進行差異表達分析及信號通路分析；獲取正常腦細胞組2和SAH腦細胞進行LCN2干預后不同條件下RNA?Seq數據，并進行預處理，形成LCN2數據；對LCN2數據進行差異表達分析及信號通路分析；對經過差異表達分析獲得的差異表達基因數據，進行特征選擇，得到特征基因數據；基于特征基因數據獲得訓練樣本，基于訓練樣本訓練多個分類器，集成訓練后分類器，建立預測模型。本發明可準確建立蛛網膜下腔出血模型并獲得治療靶點。

技術領域

本發明屬于生物信息學技術領域，主要涉及生物數據分析和生物數據挖掘，具體涉及基因和信號通路相關的蛛網膜下腔出血模型建立的方法及系統。

背景技術

蛛網膜下腔出血是指腦底部或表面的血管發生病變破裂，血液流入蛛網膜下腔，伴或不伴顱內或椎管內其他部位出血。

而在針對SAH的相關研究中，如何尋找能夠預測或篩選蛛網膜下腔出血的有效靶點，也是目前的一個重要研究方向。例如，NiW等人發現IL-6可作為預測SAH后腦血管痙攣的早期標志物；Zhang等人證明IL-6和CRP等參與了SAH 的發生和發展過程；Chu等人的研究表明HGF、VEGF參與了SAH后大鼠腦組織的病理損傷和修復；Wang等人發現下調MMP9和Caspase可對SAH后腦損傷提供神經保護作用。大多數過往研究主要還是借助臨床醫學、生物學實驗來完成的，但其研究成果并未有效降低SAH的病死率和致殘率。而在現有技術中，針對蛛網膜下腔出血靶點模型建立的方法的相關研究始終不多，而通過大量的臨床研究和總結則對于靶點的研究效果并不理想，致使在該領域中的研究缺乏有效的、精準的研究輔助工具。因此，如何有效建立起一套精準的蛛網膜下腔出血的模型，從而能夠更加便利地、高效地針對蛛網膜下腔出血進行相關的研究，從而便于更精準尋找后續靶點等，依然是一個重大的挑戰，具有很重要的科學和現實意義。

以下對本發明所涉及到的技術詞匯/技術術語注釋如下：

1、蛛網膜下腔出血(Subarachnoid Hemorrhage，SAH)

2、稀疏主成分分析(sparse principal component analysis,SPCA)

3、支持向量機(support vector machine,SVM)

4、經驗貝葉斯(empirical Bayes，e-Bayes)

發明內容

有鑒于此，本發明在總結前人的研究基礎上，提出建立一個基于基因表達的模型來篩選或尋找蛛網膜下腔出血靶點，通過兩組實驗獲得的差異表達基因數據及通路數據。結合稀疏主成分分析、顯著分析性差異、經驗貝葉斯及支持向量機遞歸特征消除法對差異基因數據進行降維，獲得特征基因，并使用邏輯回歸、SVM和Naive-Bayes對降維后的數據進行模擬比對，計算預測模型的準確度。

具體而言，本發明所提出的技術方案如下：提供了一種基于基因及信號通路的蛛網膜下腔出血預測模型建立方法，其特征在于，所述方法包括：

步驟1、獲取正常腦細胞組1和SAH腦細胞基因芯片數據，并進行預處理；優選的，所述預處理步驟為：獲取正常腦細胞組1和SAH腦細胞樣本(≥1g)，采用經典試劑盒快速提取法進行RNA提取、質控及文庫構建，樣品需求量：RNA ≥10μg；樣品濃度：RNA樣品≥100ng/μl；純度要求：OD260/OD280在1.8- 2.2之間，OD260/OD230≥2，28S/18S≥1，樣品RIN≥7.0，RNA無明顯降解；