《多視角識別人類複雜疾病相關microRNA的數學模型與方法研究》是依託中國科學院數學與系統科學研究院，由陳興擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：多視角識別人類複雜疾病相關microRNA的數學模型與方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：陳興
- 依託單位：中國科學院數學與系統科學研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
微RNA在各種疾病的形成過程中都起到了至關重要的作用。我們在本項目中不僅將尋找疾病與其之間直接二元關聯，而且計畫從其上下游尋找疾病形成深層次原因。從上游來看，環境因子會導致微RNA出現問題，從下游看之，微RNA對靶基因的調控會出現問題，這兩種方式都會導致疾病形成。本項目研究內容包括三部分：（1）疾病與微RNA關聯預測，解決哪些微RNA導致疾病發生這一問題；（2）疾病相關環境因子和微RNA作用預測，解決哪些環境因子導致微RNA出現問題從而導致疾病這一問題；（3）疾病相關miRNA-靶基因作用預測，解決微RNA對哪些靶基因調控出現問題導致疾病這一問題。從高通量生物數據預測潛在疾病相關作用是生物醫學和生物數學中的重要問題。本項目將克服現有研究中存在的缺陷，從半監督學習、網路算法、數據結合等出發多視角建立數學模型與方法。本項目將為生物相關領域提供新的研究方法，並將推進對人類複雜疾病的深入理解。
結題摘要
近些年來，越來越多的生物基因組實驗揭示了微RNA在人類疾病過程中起到重要的作用,本項目從這一重大發現出發，旨在通過蒐集已知的被生物實驗所驗證的關聯關係進一步利用數學計算的方法以挖掘微RNA與人類疾病潛在的未被證實的關聯關係，同時將計算方法運用到相關其他因子之間關聯的預測，得到一系列重大發現及具有重要意義的生物實踐指導性數據。經過項目各階段任務的完成，項目團隊在國際重量級雜誌發表文章三十多篇，其中主要研究內容包括：疾病與微RNA關聯研究、疾病與微RNA-環境因子組合作用關係預測、長非編碼RNA功能類似性網路構建、疾病與長非編碼RNA關聯研究、疾病與微生物關聯預測研究、 藥物靶點相互作用關係的識別、增效藥物組合預測、蛋白質相互作用預測、大規模圖像理解等相關重點研究課題。主要採用的技術手段囊括了複雜圖網路理論、機率論及統計回歸分析技術、推薦系統、機器學習、深度學習等近年來重要的關聯預測算法及流行的數據挖掘技術。為了提高預測結果的精確度，項目開展了對疾病語義類似性、微RNA功能類似性等相關重要數據信息挖掘的研究工作，開發了基於多種類似性算法及其結合算法的計算模型。利用全局留一交叉驗證、局部留一交叉驗證、五折交叉驗證等驗證手段對所建立模型進行精度評判，確保了所有預測模型的有效性與精確性。進一步通過對預測結果在成熟的資料庫系統中進行案例分析，證明了預測模型的實際可靠性。本項目通過計算模型對大量潛在疾病與微RNA的關聯以及其他相關因子之間的相互作用關係進行了預測，得到了大量可靠的相關性信息，這些信息對今後進一步的生物基因組實驗提供了具有重大意義的現實性及方向性指導，對生物實驗效率的提高和方向的明確具有十分重要的影響。
