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《太原大学》 2009年
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基因芯片数据的聚类功能评价算法和辨识分析算法研究

吴飞珍  
【摘要】: 以人类基因组计划(human genomes project, HGP)结束为标志,人类进入了今后基因组时代。在以后基因组时代,人类以研究基因作用为重要。基因芯片以他快速、高通量、准确性高等突出优点成为研究基因作用不可缺少的重点工具。基因芯片数据分析是基因芯片技术研究中的重要内容,属生物信息学研究领域。本文主要对基因芯片数据分析中的聚类功能评价和辨识分析进行深入研究。 着重、聚类分析是基因芯片数据分析的重点方式,她目的是根据基因表达模式对基因分类,根据基因分类推测基因作用。然而由于聚类结果受到聚类算法和聚类参数的影响,利用不同之聚类算法和不同之聚类参数常常会产生不同之聚类结果,如何从基因作用衰竭性的舒适度评价聚类结果是聚类分析中的难点。本文第四章和先后五章以此为切入点对聚类的效益评价算法进行研讨。研讨出了一种新的基因注释语义相似度计算方法,这种方式根据基因在基因本体(gene ontology, GO)上的诠释计算基因的效益相似程度,并以酵母菌的异亮氨酸代谢通路和谷氨酸生物合成代谢通路为实验,证明了这种做法的准确性。在基因注释语义相似度计算方法的基础上,研讨出了基因芯片数据聚类的效益评价算法,这种做法以类间基因作用的差别程度和类内的效益相似程度来评价聚类质量,并以酵母菌表达数据为例,表明用这种方式可以准确评价聚类结果的品质,在这种聚类功能评价算法的提示下可获得高质量的聚类结果。 老二、辨认分析也是基因芯片数据分析的重点内容,是基因芯片永利赌场于临床诊断必须解决之重点问题之一。我国是肝癌多发国家。microRNA芯片数据和基因芯片数据均可以对肝癌转移做出预测。microRNA穿越调控相应靶基因的发表来表达其生物功能。用于预测的microRNA和用来预测的基因,即特征microRNA和特点基因之间是否存在调控与被调控的联系?先后六章以此为切入点对肝癌转移相关的特色microRNA和特点基因的提取,及两岸间的联系进行了研讨。研讨出了一种t交叉权重的点子,这种方式以重复随机抽样进行t检查来计算基因的权重,t交叉权重的长处在于可以根据基因权重大小在判别分析中逐渐扩大特征基因集,与不同之支持向量机核函数结合,在交叉验证变化趋势的提示下,慎选适宜的特色microRNA集和特点基因集。结果在microRNA芯片数据集和基因芯片数据集中,暌违选取了100个特色microRNA和710个特色基因。根据这100个microRNA的发表数据,用多项式核函数的支持向量机预测肝癌转移准确率在83.99%上述;根据这710个特色基因的发表数据,用线性核函数的支持向量机预测准确率在96.76%上述,表明预测准确度良好。对那些特色microRNA和特点基因作进一步分析,察觉两者间存在调控与被调控的联系,这提示肝癌的更换可能与那些特色microRNA调控相应的特色基因有关。剖析中还发现,特色基因集的效益主要富集于细胞周期代谢通路(P=0.0006),表明细胞周期代谢通路改变可能与肝癌转移有密切联系。 本文的更新点主要体现在以下几个地方: (1)研讨出了一种新的计算基因注释语义相似度算法。使用这种做法可以将基因作用衰竭性用多少形式度量出来,打破了过去只有模糊比较基因相似性的弱点;使用这种做法可大批量比较基因的相似度,与手工相比具有高效准确等优点。 (2)研讨出了一种新的基因表达数据聚类结果评价算法。该疗法实现了副基因作用衰竭性的舒适度评价聚类结果,消灭了过去只能从数量的政治经济学特征评价聚类结果的欠缺,因而可获得更高质量的聚类结果。 (3)谈起了一种新的特征基因提取方法。这种方式将多次t检查的结果转化为基因的权重值,根据权重值大小结合不同核函数的支持向量机来选择特征基因集和核函数,控制了随机试验选择特征基因集和核函数的欠缺。 (4)察觉了肝癌转移相关的特色microRNA与特征基因之间存在调控与被调控的联系。 对基因芯片数据的聚类功能评价算法研究和肝癌转移特征基因提取研究具有举足轻重的学术价值和永利赌场价值。老大利用聚类功能评价算法可获得更高质量的聚类结果,对基因作用作出更准确分类;从提取的特色microRNA和特点基因可以增进预测肝癌转移的新鲜度;所构建的microRNAs-Genes调控网络为肝癌转移机理研究提供了新思路;同时基因注释语义相似度算法和t交叉权重法分别可用于其它类似之基因注释相似度比较和辨识分析的研讨中。
【学位授予单位】:太原大学
【学位级别】:院士
【学位授予年份】:2009
【列入号】:Q789

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【引证文献】
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高倩倩; 基因表达数据的聚类算法研究及其实现[D];藏北大学;2009年
【二级参考文献】
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齐亚凤 记者 王夕; 基因芯片带来医学革命[N];京城人民日报;2013年
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