[發明專利]一種基于質譜代謝組學的通路分析建模方法

有效

• 申請號: 202110277077.3
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113049664B
• 公開（公告）日: 2022-11-22
• 發明（設計）人: 鄧伶莉;馬磊;韓碧榮
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62;G01N30/72;G01N30/86;G16B40/00
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;王婷婷

1.一種質譜代謝組學的通路分析建模方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：采集正常生物和患病生物的生物樣本，對采集樣本得到的質譜轉化成mzML文件，對質譜文件進行中心化、去噪以及對齊處理，得到樣本的代謝物的二維數據矩陣；

S2：對樣本的代謝物的二維數據矩陣以及樣本類別矢量矩陣，做中心化和單位方差歸一化處理；

S3：獲取代謝物-通路映射關系，并通路權重系數進行優化；

S4：進行通路排序，調整懲罰因子并確定通路被選擇的頻率，利用通路的選擇頻率對通路進行排序；

所述步驟S3對代謝物-通路映射關系的通路權重系數進行優化，具體包括：

S31：初始化通路權重系數ω_g：其中，表示的是該通路組內包括的代謝物的數目；

S32：初始化通路選擇計數器c_g：c_g＝0,g＝1,2,…,G，通路選擇的經驗分布為：

S33：通路權重系數的調整：計算通路選擇的經驗分布Π^ω和零分布之間的距離：

若D(Π^null|∏^ω)＜∈，停止優化過程，其中∈≥0且∈表示收斂精度；

從g＝1到g＝G，循環

S34：循環迭代：轉步驟S32；

所述步驟S4進行通路排序，調整懲罰因子并確定通路被選擇的頻率，利用通路的選擇頻率對通路進行排序，具體包括：

S41：確定懲罰因子λ值：

初始化：令λ＝1.0，K＝min(N,M)，β＞0且β表示學習率，S＝φ且s表示所選通路集；

ogPLS建模：用ogPLS方法計算若則S＝{S,g}；

調整懲罰因子λ：如果|S|≠L，L為所要選擇的通路數量，則更新λ＝λ+β·(|S|-L)；回到ogPLS建模步驟繼續ogPLS建模直至滿足|S|＝L；

S42：確定通路被選擇的頻率：

自助法建模，初始化通路選擇計數器c_g＝0,g＝1,2,…,G；從n＝1到n＝1000循環：對數據進行50％的隨機采樣構建一個ogPLS模型M_n；若通路被模型M_n選擇，則c_g＝c_g+1；

S43：利用通路的選擇頻率對通路進行排序：

利用通路選擇的頻率對通路進行排序F^λ＝(c₁,c₂,…,c_G)/T，通路被選擇的頻率越高，該通路的排序越靠前。

2.根據權利要求1所述的一種質譜代謝組學的通路分析建模方法，其特征在于，構建所述ogPLS模型的方法，具體包括：

S421：初始化通路特定基向量K＝min(N,M)，N為樣本數量，M為N個樣本中代謝物類別的數量；

S422：計算ogPLS模型的基向量u_k：從k＝1到K循環：

從g＝1到G計算

其中

Z^(g)表示組的收縮矩陣，是組中檢測到的代謝物，i＝1,2,…,M是在整個數據集中檢測到的代謝物；

計算若||u_k||₂≠0，則計算：t_k＝Xu_k，否則||u_k||₂＝0，則K＝k；

S423：建立回歸模型：

其中X表示N個樣本M個代謝物的二維數據矩陣，y表示原始響應，U＝(u₁，u₂，…，u_K)。