遺伝子ネットワークの解析と可視化システムの開発

基因网络分析与可视化系统开发

• 批准号: 12208036
• 负责人: 篠原 歩
• 金额: --
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (C)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12208036/
• 关键词: 遺伝子ネットワーク; 遺伝子発現; 重み付きネットワーク; ゲノム情報; グラフィカルモデリング

本研究は、遺伝子の相互作用を明らかにするために、破壊や過剰発現による実験結果を集めた遺伝子発現プロファイルデータから、そこに内在する相互作用を表現するための規則をユーザとの対話の中で発見するためのシステムを開発することを目的とする.我々の研究グループでは,重み付きネットワークモデルを導入し,発現プロファイルデータから遺伝子間の力関係を辺の重みとして取り出すアルゴリズムを設計し,予備実験を行ってきた.この一連の研究の過程で,出力されるネットワークが必ずしも疎ではないという問題点が浮き彫りになってきた.すなわち,出力されるネットワークが密であるために,その関連を直感的にとらえにくく,またそれを可視化するのも容易ではなかった.したがって,疎なネットワークを見つけ出すためには,何らかの指標に基づいて,このネットワークの辺を「間引く」必要がある.そこで,グラフィカルモデリングと呼ばれる統計的手法の中で用いられている共分散選択の技法を応用し,これを疎な遺伝子ネットワークを見つけるために適用した.しかしながら,遺伝子発現プロファイルデータのもつ共線形性によって,この手法をそのまま適用することは実用上,不可能であった.そこで,堀本らの手法と同様に,VIF指標と呼ばれる値を参照しながら,この問題を避けることができた.VIF指標を用いることによって,遺伝子数が40程度のものまでこの手法で取り扱うことができることがわかった.そこで,注目する遺伝子として指定されたものに,ランダムに選んだ他の遺伝子を加えてネットワークを作成し,これを数回繰り返すことによって安定したネットワークを取り出すという実験を行った.この実験結果の生物学的解釈については,現在検討中である

为了阐明基因相互作用，本研究使用从破坏和过度表达的实验结果中收集的基因表达谱数据，并通过与用户的对话制定表达潜在相互作用的规则，我们的研究小组引入了加权网络模型并开发了一种算法从表达谱数据中提取基因之间的幂关系作为边缘权重。我们设计了一个节奏，并进行了初步的实验，在这一系列的研究过程中，输出网络不一定是稀疏的问题已经暴露出来，也就是说，因为输出网络是密集的，但是，它已经被暴露出来了。很难直观地掌握它们之间的关系，也不容易将它们可视化。因此，为了找到稀疏网络，需要基于某种索引来“中介”该网络的边缘。因此，我们应用了一种称为图形建模的统计方法中使用的协方差选择技术来寻找稀疏基因网络。然而，由于基因表达谱数据的共线性，实际上不可能直接应用该方法。通过使用VIF索引，发现用这种方法可以处理多达大约40个基因。因此，随机选择指定为感兴趣基因的基因，我们通过添加其他基因来创建网络。并通过重复几次提取出稳定的网络。目前正在考虑对该实验结果的生物学解释。

项目成果

A.Shinohara,K.Iida,M.Takeda,O.Maruyama,S.Miyano and S.Kuhara: "Finding Sparse Gene Networks"Genome Informatics 2000. 249-250 (2000)

A.Shinohara、K.Iida、M.Takeda、O.Maruyama、S.Miyano 和 S.Kuhara：“寻找稀疏基因网络”基因组信息学 2000. 249-250 (2000)