[發(fā)明專利]基于基因及信號通路的蛛網(wǎng)膜下腔出血預測模型建立方法及系統(tǒng)

在審

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• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111584085A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)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(fā)明提供了一種基于基因及細胞信號通路的蛛網(wǎng)膜下腔出血預測模型建立方法及系統(tǒng)，該方法包括：獲取正常腦細胞組1和SAH腦細胞基因芯片數(shù)據(jù)，并進行預處理；對正常腦細胞組1和SAH腦細胞基因芯片數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，并進行預處理，形成LCN2數(shù)據(jù)；對LCN2數(shù)據(jù)進行差異表達分析及信號通路分析；對經(jīng)過差異表達分析獲得的差異表達基因數(shù)據(jù)，進行特征選擇，得到特征基因數(shù)據(jù)；基于特征基因數(shù)據(jù)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(fā)明可準確建立蛛網(wǎng)膜下腔出血模型并獲得治療靶點。

技術領域

本發(fā)明屬于生物信息學技術領域，主要涉及生物數(shù)據(jù)分析和生物數(shù)據(jù)挖掘，具體涉及基因和信號通路相關的蛛網(wǎng)膜下腔出血模型建立的方法及系統(tǒng)。

背景技術

蛛網(wǎng)膜下腔出血是指腦底部或表面的血管發(fā)生病變破裂，血液流入蛛網(wǎng)膜下腔，伴或不伴顱內(nèi)或椎管內(nèi)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(wǎng)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(fā)現(xiàn)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(fā)生和發(fā)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(fā)現(xiàn)下調(diào)MMP9和Caspase可對SAH后腦損傷提供神經(jīng)保護作用。大多數(shù)過往研究主要還是借助臨床醫(yī)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(xiàn)有技術中，針對蛛網(wǎng)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(wǎng)膜下腔出血的模型，從而能夠更加便利地、高效地針對蛛網(wǎng)膜下腔出血進行相關的研究，從而便于更精準尋找后續(xù)靶點等，依然是一個重大的挑戰(zhàn)，具有很重要的科學和現(xiàn)實意義。

以下對本發(fā)明所涉及到的技術詞匯/技術術語注釋如下：

1、蛛網(wǎng)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(jīng)驗貝葉斯(empirical Bayes，e-Bayes)

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)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?qū)ふ抑刖W(wǎng)膜下腔出血靶點，通過兩組實驗獲得的差異表達基因數(shù)據(jù)及通路數(shù)據(jù)。結合稀疏主成分分析、顯著分析性差異、經(jīng)驗貝葉斯及支持向量機遞歸特征消除法對差異基因數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行模擬比對，計算預測模型的準確度。

具體而言，本發(fā)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(wǎng)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(shù)據(jù)，并進行預處理；優(yōu)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(jīng)典試劑盒快速提取法進行RNA提取、質(zhì)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；