[發明專利]一種差異基因調控網絡推斷方法

有效

• 申請號: 201911418071.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111222643B
• 公開（公告）日: 2023-05-19
• 發明（設計）人: 歐陽樂;蔡德涵
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06N5/04
• 分類號: G06N5/04;G16B25/00
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

1.一種差異基因調控網絡推斷方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1：確定并使用D-trace損失函數；

S2：基于T檢驗構造加權結構，設置懲罰函數；

S3：利用群組稀疏結構重新構造懲罰函數，使其能夠融合利用多個平臺基因表達數據中的一致信息；

S4：結合損失函數以及重新構造的懲罰函數，確定加權層次高斯圖模型；

S5：對加權層次高斯圖模型進行求解，從而實現差異基因調控網絡推斷；

S1具體為：

有兩個處于不同病理狀態下的中心化了的基因表達矩陣其中n₁和n₂表示樣本數量，p表示基因數量，R為實數域；

若分別表示各自協方差矩陣的逆矩陣，表示兩種不同病理狀態下的差異網絡，＜A,B＞＝tr(AB^T)，則D-trace損失函數如下所示：

有K組來自不同平臺的基因表達數據，每組數據有兩種處于不同病理狀態下的基因表達矩陣其中n₁和n₂表示樣本數量，p表示基因數量；

根據D-trace損失函數，得到K個差異網絡Δ^(k)；D-trace損失函數的使用如下所示：

S2具體為：

首先利用T檢驗對基因表達數據進行差異表達分析，得到了所有基因的P值，P值越小，說明該基因是差異表達的基因；

得到所有基因的P值后，通過一個加權結構，對差異網絡的邊進行約束，所述加權結構為：

其中α∈(0，1)是一個權重系數，用于對不同的基因關系分配不同的懲罰強度；為第i個基因在第k個平臺下進行T檢驗得到的P值，的值越小表明其為差異表達基因的可能性越大；為第j個基因在第k個平臺下進行T檢驗得到的P值；

根據所述加權結構設計懲罰函數如下所示：

其中λ是一個非負超參數；在最小化該懲罰函數時，和越小，則對差異邊Δ_ij的懲罰越小，其估計為差異邊。

2.根據權利要求1所述的差異基因調控網絡推斷方法，其特征在于，S3中懲罰函數為：

3.根據權利要求2所述的差異基因調控網絡推斷方法，其特征在于，S4中加權層次高斯圖模型為：

其中，為樣本協方差矩陣。

4.根據權利要求3所述的差異基因調控網絡推斷方法，其特征在于，S5具體包括以下步驟：

S5.1：使用快速近端梯度法和線性逼近法對模型進行分解；

S5.2：利用軟閾值法對分解后的模型進行求解，從而實現差異基因調控網絡推斷。