[發(fā)明專利]一種基于圖注意力機(jī)制的circRNA與疾病關(guān)聯(lián)關(guān)系預(yù)測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111154802.4
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113871021A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 嵇存美;孫航;王玉田;倪建成;鄭春厚
• 申請（專利權(quán)）人: 曲阜師范大學(xué)
• 主分類號: G16H50/70
• 分類號: G16H50/70;G16B40/00;G06F40/30;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 琪琛

1.一種基于圖注意力機(jī)制的circRNA與疾病關(guān)聯(lián)關(guān)系預(yù)測方法，其特征在于，包括步驟如下：

1)構(gòu)建已知circRNA-疾病關(guān)聯(lián)網(wǎng)絡(luò)

從已知的circRNA-疾病關(guān)系，定義鄰接矩陣其中N_c和N_d分別代表circRNA和疾病的數(shù)量，Y(c_i，d_j)代表第i個circRNA和第j個疾病的關(guān)聯(lián)關(guān)系，1表示存在已知關(guān)聯(lián)，0表示未知；

2)計算疾病語義相似性

根據(jù)Disease Ontology(DO)數(shù)據(jù)庫中的疾病本體之間定義的關(guān)系，每個疾病構(gòu)建一個有向無環(huán)圖，根據(jù)代表兩個疾病的有向無環(huán)圖之間的重合度，計算疾病之間的相似性，得到疾病語義相似性；

3)計算circRNA和疾病高斯核相似性，circRNA功能相似性

根據(jù)已知circRNA-疾病鄰接矩陣Y，分別計算出circRNA和疾病高斯核相似性；根據(jù)疾病語義相似性核circRNA-疾病鄰接矩陣Y，計算circRNA功能相似性；

4)構(gòu)建融合的circRNA和疾病相似性

針對circRNA功能相似性矩陣和疾病語義相似性矩陣稀疏性問題，結(jié)合疾病語義相似性矩陣、circRNA功能相似性矩陣，以及相應(yīng)的高斯核相似性矩陣；若疾病語義相似性矩陣中元素非0，則保持不變，否則替換為疾病高斯核相似性矩陣中對應(yīng)位置的值；類似地，若circRNA功能相似性中元素非0，則保持不變，否則替換為circRNA高斯核相似性矩陣中對應(yīng)的值；分別獲得融合circRNA和疾病相似性矩陣SC和SD；

5)基于圖注意力機(jī)制的circRNA和疾病特征提取

針對circRNA和疾病特征缺失的問題，首先定義兩個投影參數(shù)矩陣MC和MD，使得SC和SD映射到同一空間，矩陣中的一行表示每個circRNA和疾病的初始特征；然后，基于圖注意力機(jī)制，在已知circRNA-疾病網(wǎng)絡(luò)Y中進(jìn)行進(jìn)一步提取circRNA和疾病的特征表示；

6)構(gòu)建多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型進(jìn)行circRNA-疾病關(guān)系的預(yù)測

根據(jù)已知circRNA-疾病關(guān)系，隨機(jī)選取同樣數(shù)量的未知關(guān)聯(lián)作為負(fù)樣本，構(gòu)建多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的模型，計算所有circRNA和某疾病的關(guān)聯(lián)概率，分值越大，則表示潛在的未知關(guān)聯(lián)關(guān)系可能性越大。

2.如權(quán)利要求1所述的基于圖注意力機(jī)制的circRNA與疾病關(guān)聯(lián)關(guān)系預(yù)測方法，其特征在于，步驟2)進(jìn)一步細(xì)化為：根據(jù)疾病之間的有向無環(huán)圖計算疾病語義相似性矩陣SS；首先，對于每個疾病d構(gòu)建唯一的有向無環(huán)圖，它的所有節(jié)點記為T_d，計算圖中每個節(jié)點d_i對該節(jié)點d的貢獻(xiàn)值D_d(d_i)，公式如下：

D_d(d_i)＝1if d＝d_i

D_d(d_i)＝max{ΔD_d(d′_i)|d′_i∈children of d_i}if d≠d_i

其中，Δ表示衰減因子；其次，定義疾病的語義值如下：

然后，計算兩個疾病d_i和疾病d_j之間的語義SS(d_i，d_j)，公式如下：

其中，和分別表示疾病d_i和疾病d_j對應(yīng)的各自有向無環(huán)圖中的節(jié)點，d′表示兩個有向無環(huán)圖中相同的節(jié)點。