[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的腫瘤轉(zhuǎn)移關(guān)鍵基因檢索方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010004969.1
• 申請(qǐng)日: 2020-01-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111192639A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊天濠;徐晨曦;王子赫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)（華東）
• 主分類(lèi)號(hào): G16B40/00
• 分類(lèi)號(hào): G16B40/00;G16B20/00;G16B5/00
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

1.一種基于復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)的腫瘤轉(zhuǎn)移關(guān)鍵基因檢索方法，其特征即具體步驟如下：

S1，通過(guò)從STRING等在線數(shù)據(jù)庫(kù)中獲取蛋白質(zhì)相互作用數(shù)據(jù)，構(gòu)建PPI(protein-protein interaction)網(wǎng)絡(luò)；

S2，根據(jù)已知的腫瘤轉(zhuǎn)移類(lèi)型(腫瘤A向腫瘤B轉(zhuǎn)移)，從不同數(shù)據(jù)庫(kù)中分別收集和整理腫瘤A和腫瘤B的相關(guān)基因數(shù)據(jù)，其集合定義為S_a和S_b，并對(duì)基因數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，使其對(duì)應(yīng)在PPI網(wǎng)絡(luò)中；

S3，將S2中得到的基因整合作為種子節(jié)點(diǎn)，在PPI網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行隨機(jī)游走重啟算法，得到網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)基因的概率得分，選擇概率得分大于10^-5的基因，稱(chēng)為RWR基因；

S4，通過(guò)置換檢驗(yàn)刪除p-value值大于0.1的基因，得到的基因稱(chēng)為候選基因；

S5，在PPI網(wǎng)絡(luò)中選取S4中候選基因之間的相互作用，構(gòu)建一個(gè)局部PPI網(wǎng)絡(luò)，表示候選基因間的相互關(guān)系，并改變?cè)摼W(wǎng)絡(luò)的權(quán)重；

S6，在S5中的局部PPI網(wǎng)絡(luò)上搜索S_a中所有基因到S_b中所有基因的最短路徑；

S7，根據(jù)S6的結(jié)果，計(jì)算除種子節(jié)點(diǎn)外每個(gè)節(jié)點(diǎn)的介數(shù)中心性，選擇介數(shù)中心性大于0.01的節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的基因，這些基因稱(chēng)為腫瘤轉(zhuǎn)移關(guān)鍵基因；

S8，對(duì)S7中得到的腫瘤轉(zhuǎn)移關(guān)鍵基因進(jìn)行富集分析及文獻(xiàn)挖掘驗(yàn)證。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合隨機(jī)游走重啟算法和最短路徑的計(jì)算方法，其特征在于，對(duì)于步驟S1，PPI(蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用)是指兩個(gè)蛋白質(zhì)分子通過(guò)非共價(jià)鍵形成蛋白質(zhì)復(fù)合體的過(guò)程，PPI在細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞間生化過(guò)程中起著重要作用，可用于遺傳疾病的研究，其中蛋白質(zhì)相互作用信息包含了蛋白質(zhì)之間的物理和功能聯(lián)系，可以更廣泛地表達(dá)蛋白質(zhì)之間的關(guān)系，研究證明，PPI中的兩種蛋白更有可能具有類(lèi)似的功能，因此，利用蛋白質(zhì)相互作用信息構(gòu)建PPI網(wǎng)絡(luò)可以檢索與腫瘤轉(zhuǎn)移有關(guān)的關(guān)鍵基因，PPI網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)表示蛋白質(zhì)，當(dāng)兩個(gè)蛋白質(zhì)之間存在相互作用時(shí)，其對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)之間存在一條連邊，邊權(quán)表示蛋白質(zhì)之間的置信得分。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合隨機(jī)游走重啟算法和最短路徑的計(jì)算方法，其特征在于，對(duì)于步驟S2，將S_a和S_b中的基因整合并刪去重復(fù)的基因，得到n個(gè)獨(dú)特的基因作為隨機(jī)游走算法的種子節(jié)點(diǎn)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合隨機(jī)游走重啟算法和最短路徑的計(jì)算方法，其特征在于，對(duì)于步驟S3，隨機(jī)游走重啟算法是一種經(jīng)典的排序算法，它從一些種子節(jié)點(diǎn)開(kāi)始，模擬網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的隨機(jī)游走和重啟，在算法的每一步中，節(jié)點(diǎn)都以相等的概率移動(dòng)到其鄰居節(jié)點(diǎn)，并以一定的概率返回種子節(jié)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)多次迭代后，算法的結(jié)果趨于穩(wěn)定，根據(jù)概率得分對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行排名，隨機(jī)游走重啟算法的迭代公式如下：

P_i+1＝(1-r)AP_i+rP₀ (1)

其中P₀為初始概率得分列向量，其種子節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值的設(shè)置為1/n，其它節(jié)點(diǎn)對(duì)應(yīng)值設(shè)置為0，其中P_i表示執(zhí)行第i步后得到的概率得分列向量，A表示PPI網(wǎng)絡(luò)的列歸一化鄰接矩陣，r為重啟概率，以表示種子節(jié)點(diǎn)的重要程度，當(dāng)‖P_i+1-P_i‖_L110^-6時(shí)，迭代結(jié)果趨于穩(wěn)定，算法停止，并且輸出P_i+1，算法的最終結(jié)果表示種子節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)中隨機(jī)游走到其他節(jié)點(diǎn)的概率，體現(xiàn)了其他節(jié)點(diǎn)與種子節(jié)點(diǎn)的相關(guān)性，選擇概率得分大于10^-5的基因，稱(chēng)為RWR基因。