基于基因表达谱和分子互作网络的癌症驱动基因预测

【摘要】本文的选题来源于卫生部部署（管）医院临床学科重点项目《肿瘤早期预警与预后风险评估的研究与应用》。通过与项目合作方的沟通以及对国内外该领域研究现状的调研，选定癌症驱动基因预测为本文的研究方向。恶性肿瘤在全球的发病率和死亡率逐年增高，给患者本人、家属、甚至整个社会都带来了严重的不良影响。在肿瘤的形成和发展过程中，癌症驱动基因的突变起到至关重要的推动作用。癌症驱动基因的预测无论是在复杂疾病的理论研究还是在癌症患者的临床诊疗中都具有十分重要的意义。然而由于癌症疾病本身的复杂性以及现阶段计算方法和实验手段的限制，准确的预测癌症驱动基因目前仍然是一个巨大的挑战。本文提出一种基于癌症患者基因表达谱和生物分子互作网络的系统生物学模型，用于预测特定实验样本中所携带的发生突变的癌症驱动基因。模型首先通过配对t检验与fold-change的组合方法，识别肿瘤样本基因表达谱中的差异表达基因；再以所得的差异表达基因为基础，依据分子生物学的研究成果以及分子互作网络的局部性和中心性假设，构建癌症相关基因的差异表达子网；接下来计算子网中每组相互作用关系对应基因表达的皮尔逊相关系数，对于每个节点所参与的相互作用关系，应用威尔科克森符号秩检验，选择其相关系数在癌症和正常条件下差异显著的基因作为结果。最终模型输出一组与基因表达谱实验样本中癌症表现型相关的癌症驱动基因预测集。本文应用模型对乳腺癌和结直肠癌的驱动基因进行了预测，分别得到28和24个基因所组成的预测集。与已发表的生物实验结果相比较发现，预测集中有93%和83%的基因在相应的癌症类型中起到重要作用，其中包括一些已知的癌症驱动基因。基因富集分析结果也证实预测基因显著的富集在与癌症密切相关的生化过程和代谢通路当中。通过将预测结果与该领域中权威的癌症驱动基因参照列表进行对比，本文所提出的预测模型的准确率显著高于不结合分子互作网络的预测方法。本文提出的模型以癌症差异表达基因的提取为基础，结合分子互作网络中所包含的信息，进一步挖掘得到在肿瘤形成过程中可能起到关键作用的癌症驱动基因。这项研究对于后续的研究内容，包括生物验证实验的设计和疾病定量模型的构建等都具有重要的指导意义，并将最终帮助癌症患者获得更加科学有效的癌症诊断和治疗方案。
【作者】赵磊；
【导师】黄晶；
【作者基本信息】吉林大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】癌症驱动基因预测；基因表达谱；差异表达基因；分子互作网络；

【参考文献】
[1]张敏.交通银行内蒙古分行个人贷款业务发展对策研究[D].内蒙古大学,工商管理,2013,硕士.
[2]周玲.食品中双酚A检测用新型电化学传感器的研究[D].浙江大学,生物系统工程,2014,博士.
[3]苟小斌.硅酸钙生物陶瓷的制备工艺与生物活性研究[D].长安大学,材料物理与化学,2014,硕士.
[4]刘芳.基于均匀分簇的无线传感网络路由协议研究[D].南昌航空大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[5]武强.促肾上腺皮质激素释放因子诱导U87细胞凋亡机制的初步研究[D].河北医科大学,外科学,2014,硕士.
[6]周义.锰矿区土水界面污染流中重金属的空间分析及污染评价[D].湖南科技大学,土木工程,2013,硕士.
[7]蒋兴.探析光影元素在中国水墨人物画中的运用[D].西安美术学院,美术学,2014,硕士.
[8]年永嘉.微气泡曝气生物膜反应器同步硝化反硝化研究[D].河北科技大学,环境科学与工程,2014,硕士.
[9]张卉.TAED活化H_2O_2用于纸浆漂白的研究[D].广西大学,制浆造纸工程,2004,硕士.
[10]黄威.腺相关病毒介导的西藏小型猪酪氨酸酶基因打靶的研究[D].南方医科大学,动物学,2012,硕士.
[11]敖志和.道路交通事故损害赔偿法律制度探析[D].苏州大学,法律,2003,硕士.
[12]韩新志.船用变厚齿轮副设计及其非线性振动特性研究[D].哈尔滨工业大学,机械电子工程,2013,硕士.
[13]梁艳琪.基于关联数据的知识创造中知识融合研究[D].华中师范大学,情报学,2013,硕士.
[14]何荣华.河间东营油藏空气泡沫驱提高采收率技术研究[D].成都理工大学,油气田开发工程,2013,硕士.
[15]黄木花.漳州地区小学科学教师科学素养的调查与评价[D].福建师范大学,教育,2003,硕士.
[16]孙金宝.天津电视台DVB节目平台中的媒体资产管理系统[J].广播与电视技术.2005(10)
[17]赵琮琮.民族文化旅游产业竞争力评价研究[D].兰州商学院,国际贸易学,2013,硕士.
[18]姜春香.偏压控制Cu_2O和Cu在TiO_2表面的生长及其光电化学性质研究[D].苏州大学,凝聚态物理,2014,硕士.
[19]芦志刚.ATP合成及纯化工艺研究[D].吉林大学,制药工程,2014,硕士.
[20]马昕.试论用人单位解雇事由的法律规制[D].苏州大学,法律（专业学位）,2013,硕士.
[21]彭凤姣.公益广告中多模态隐喻的认知研究[D].广西师范大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[22]丁一,康卓,张跃.纳米ZnO基葡萄糖生物传感器[J].新材料产业,2015,03:22-27.
[23]曹宏辉.碳纳米管导电纸的研制及其电磁屏蔽性能研究[D].南昌大学,材料加工工程,2014,硕士.
[24]刘红艳.当时失意虽可恨，犹得千古文人传[D].曲阜师范大学,中国古典文学,2004,硕士.
[25]季辰辰.MnO_2与石墨烯基气凝胶的制备，改性与电化学电容性能的研究[D].新疆大学,化学,2013,硕士.
[26]谭惠娟.福建漳浦诒安堡民居空间的使用方式研究[D].华侨大学,建筑历史与理论,2013,硕士.
[27]陈晓军.国有企业经营者利益要求及其实现机制研究[D].浙江大学,管理科学与工程,2003,硕士.
[28]李泽辉.基于案例推理的高炉制粉系统煤粉粒度软测量方法[J].冶金自动化,2013,03:13-15+22.
[29]葛李.信息处理技术在气固两相流检测中的应用[D].广东工业大学,测试计量技术及仪器,2004,硕士.
[30]张梦娇.企业并购决策的影响因素分析[D].吉林大学,金融,2013,硕士.
[31]王兆勋.复杂结构时变分析与设计方法研究[D].哈尔滨工业大学,结构工程,2014,硕士.
[32]董丽娜.愤怒诱发下不同性度女性对负性刺激效价强度的感受性[D].西南大学,发展与教育心理学,2014,硕士.
[33]周晓敏.基于偶应力理论的有限元法及其在断裂力学中的应用[D].山东大学,工程力学,2013,硕士.
[34]张健.复方中草药对武定雏鸡生长性能和免疫功能的影响研究[D].云南农业大学,临床兽医学,2014,硕士.
[35]叶峰.降解BTX的复合微生物菌剂制备及高效降解菌的研究[D].浙江工业大学,2009.
[36]樊双喜,钟其顶,李国辉,王健,熊正河,邹慧君,钱斌,周建弟,谢广发,李艳.近红外光谱法快速检测黄酒中氨基酸态氮的模型优化研究[J].酿酒科技.
[37]王潇然.泰国东北部那塞披他亚珊中学汉语教学现状调查与分析[D].苏州大学,汉语国际教育（专业学位）,2014,硕士.
[38]刘畅.沈阳地铁人因问题案例研究[D].大连理工大学,工商管理（专业学位）,2013,硕士.
[39]宣守坤.手性噁唑啉—咪唑啉配体在Lewis酸催化的不对称反应中的应用[D].郑州大学,有机化学,2013,硕士.
[40]胡寅.我国廉租房政策研究[D].南京师范大学,行政管理,2012,硕士.
[41]孙明轩.非线性离散时间系统迭代学习控制的稳定性分析[J].自动化学报,1998,06:95-99.
[42]卢俊山.论当代书法创作中的装饰性形式元素[D].华东师范大学,美术学,2013,硕士.
[43]伍小芹.非平稳信号的压缩算法研究[D].北京交通大学,2012.
[44]郭洁.新中国高等教育专业结构改革的历史研究[D].陕西师范大学,教育史,2004,硕士.
[45]李慧生.城市综合性公园改造若干问题初探[D].北京林业大学,2004.
[46]张健.某乘用车安全气囊模块总成的开发设计及试验研究[D].吉林大学,车辆工程,2014,硕士.
[47]LinDongzhou.A Study of Interpersonal Meaning in New Product Press Release of New Digital Products[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2014,硕士.
[48]刘艳丽.随机反馈延时下协作SR-ARQ协议发送端延时分析[D].湖南大学,信息与通信工程,2012,硕士.
[49]陈文周.IrTi合金的电子结构，弹性和晶格动力学的第一性原理研究[D].西北大学,理论物理,2013,硕士.
[50]张弛.汽车制造行业中的MES设计[D].吉林大学,软件工程,2014,硕士.