Methods for Accurate and Efficient Discovery of Local Pathways.

准确有效地发现局部路径的方法。

基本信息

  • 批准号:
    9343088
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 15.9万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-09-01 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

DESCRIPTION (provided by applicant): Discovery of pathways that implicate complex diseases in humans is at the forefront of biomedical research. Many scientists are specifically interested in discovery of local causal pathways that contain only direct causes and direct effects of the phenotype or target molecule of interest. In the current project we propose a new framework and methods to enable accurate discovery of local causal pathways by integrating high-throughput observational data with efficient experimentation strategies. At the core of this framework are computational causal discovery methods that account for multiplicity of causal pathways consistent with the data. This phenomenon confounds the causal role of the variables and leads to a large number of false negative and false positive predictions in the output of all current causal discovery algorithms. The framework is designed specifically for biomedical researchers by taking into consideration their significant resource limitations and experimental workflow. For this reason, one of the primary objectives of the proposed framework is to minimize the use of costly wet-laboratory experimental resources while achieving high discovery accuracy. The proposed project extends our prior work, where we have studied the phenomenon of multiplicity of molecular signatures and causal pathways consistent with the data and provided a family of new methods (called TIE*) that can provably and efficiently discover from observational data all signatures of the phenotype. Even though TIE* methods can extract multiple signatures of the disease, determining its local causal pathway and causal role of the involved molecular variables requires new methods that are proposed herein. We hypothesize that the new methods for discovery of local causal pathways from a combination of observational and experimental data can achieve higher discovery accuracy than existing observational approaches while using fewer experimental resources than existing experimental approaches. Briefly, we propose to develop new accurate and experimentally efficient local causal pathway discovery methods; extensively evaluate new and existing methods both in realistic in-silico and real biological data and pathways; improve understanding of assumptions of these methods and their practicality in high-throughput data; and apply these methods to two ongoing front-line biomedical projects to generate and experimentally validate new insights about two diseases. The first biomedical project aims to understand molecular mechanisms leading to metastasis and lymph node involvement from locally advanced breast cancer. The second biomedical project aims to unravel the fatty liver disease-related local causal pathways.
描述(由申请人提供):发现暗示人类复杂疾病的途径是生物医学研究的最前沿。许多科学家对发现仅包含直接原因的局部因果途径以及感兴趣的目标分子的直接影响感兴趣。在当前的项目中,我们提出了一种新的框架和方法,以通过将高通量观测数据与有效的实验策略整合在一起来准确地发现局部因果途径。该框架的核心是计算因果发现方法,这些方法可以说明与数据一致的因果路径的多样性。这种现象使变量的因果作用混淆,并导致所有当前因果发现算法的输出中大量的假阴性和假阳性预测。该框架是专门为生物医学研究人员设计的,它考虑了其重大的资源限制和实验工作流程。因此,所提出的框架的主要目标之一是最大程度地减少使用昂贵的湿润实验资源的使用,同时达到高发现准确性。拟议的项目扩展了我们的先前工作,在其中我们研究了与数据一致的分子特征和因果途径多样性的现象,并提供了一个新方法(称为TIE*)的家族,可以从观察数据中可以证明,有效地发现所有签名的所有签名表型。即使TIE*方法可以提取该疾病的多个特征,确定其局部因果途径和所涉及的分子变量的因果作用,需要此处提出的新方法。我们假设,从观察性数据和实验数据的结合中发现局部因果途径的新方法比现有观察方法更高的发现精度可以达到更高的发现准确性,而使用实验资源少于现有的实验方法。简而言之,我们建议开发新的准确且具有实验性的局部因果途径发现方法。在现实的硅和真实生物学数据和途径中广泛评估新的和现有的方法;提高对这些方法的假设及其在高通量数据中的实用性的理解;并将这些方法应用于两个正在进行的前线生物医学项目,以生成和实验验证有关两种疾病的新见解。第一个生物医学项目旨在理解导致局部晚期乳腺癌转移和淋巴结的参与的分子机制。第二个生物医学项目旨在揭示与脂肪肝疾病相关的局部因果途径。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
An Evaluation of Active Learning Causal Discovery Methods for Reverse-Engineering Local Causal Pathways of Gene Regulation.
  • DOI:
    10.1038/srep22558
  • 发表时间:
    2016-03-04
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Ma S;Kemmeren P;Aliferis CF;Statnikov A
  • 通讯作者:
    Statnikov A
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