感染性疾病调控网络的动力学模型与并行算法

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    91230118
  • 项目类别:
    重大研究计划
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0504.物理生物学
  • 结题年份:
    2015
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2015-12-31

项目摘要

Infectious diseases are a public health threat worldwide, and viral and bacterial infection induced inflammatory regulatory networks are extremely complex and dynamical regulatory networks. The project aims at developing predictive computational models to meet the actual precision, and exploring high-performance parallel evolutionary algorithms and their theoretical basis through the research of computational modeling and high-dimensional optimization problems extracted from the construction and analysis of dynamic regulatory networks for infectious diseases. Specifically, based on the high-throughput multi-omics data, the construction of the interaction networks of inflammatory cytokines will be converted into solving a single-objective optimization problem that the correlation of protein expression as the objective function and the specificity and the relevance for gene expression as constraints. Nonlinear dynamic modeling of the inflammation regulatory networks is studied, and the parallel algorithms for high-dimensional multiobjective optimization problem with a mixture of integer and real variables to identify the parameters of the networks are designed. The quantitative method for assessing the relationship between the dynamical behavior of regulatory networks and the disease phenotypes are investigated. Furthermore, the theoretical methods and results will be used to identify the inflammatory regulatory network and the molecular mechanisms of influenza A virus infection, which will be validation by the biological experiments. These results will provide innovative ideas and rationale for revealing the pathogenesis of infectious diseases. Those theoretical results and computational techniques from this project can also be more widely used in other complex biological systems.
感染性疾病对全球公共健康构成巨大威胁,病毒和细菌感染诱导机体炎症反应的调控网络是极其复杂的动态调控网络。本项目旨在通过对感染性疾病动态调控网络的构建与分析,提炼出可计算模型以及高维优化问题进行研究,开发满足实际精度要求的动力学模型,探索高性能的并行进化算法及其理论。具体地,以高通量的多组学数据为基础,将构建炎症因子相互作用网络转化为以蛋白表达相关性为目标函数,以基因表达特异性与关联性为约束条件的单目标优化问题求解;建立炎症因子调控网络的非线性动力学模型,探索用整数与实数变量混合的高维多目标优化问题的并行算法来识别网络的参数;研究调控网络的动力学性态与疾病表型关联的定量评估方法等。将这些方法和结果应用于识别A型流感病毒感染诱导细胞炎症反应的复杂调控网络及其分子机制,并进行生物学实验验证,为揭示感染性疾病的致病机制提供新思路。本项目形成的理论成果和计算技术可更广泛应用于其它复杂的生物学系统。

结项摘要

本项目通过对感染性疾病等复杂疾病的动态调控网络的构建与分析,提炼出可计算模型以及高维优化问题进行研究,开发满足实际精度要求的动力学模型,探索高性能的并行进化算法及其理论基础。具体地,整合高通量的多组学数据,设计了在计算精度和时间复杂性方面均优的构建复杂疾病动态调控网络的高效算法;开发了在动态网络的框架下识别动态网络标记物的新方法;基于优化算法建立了疾病调控网络的非线性动力学模型,结合基于熵的定量分析与动力学性态分析,识别了流感病毒感染诱导的炎症网络中的关键蛋白及其复合物;研究了复杂网络系统的可控性,提出了复杂疾病的区域控制的新概念及其可控性证明,并从控制论的角度去揭示疾病的致病机制和识别药物靶标的新思路。这些结果为重大疾病的早期诊断、治疗、预防和控制提供方法论,并为相关新型药物的靶标识别奠定理论基础。本项目形成的理论成果和计算技术可更广泛应用于其它复杂的生物学系统。. 本项目取得了创造性的研究成果,在“Scientific Reports” ,“Mathematical Biosciences”,“International Journal of Bifurcation and Chaos”, “IEEE/ACM Transactions on Computational Biology and Bioinformatics”等国际重要学术刊物上发表SCI学术论文20余篇,其中大部分论文被引用多次。通过本项目的实施,培养毕业了博士研究生4人,硕士研究生4人,参与本项目的硕士和博士研究生均已具有扎实科学计算与系统生物学理论知识和研究能力。

项目成果

期刊论文数量(50)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
COMPLEX DYNAMICAL ANALYSIS OF A COUPLED NETWORK FROM INNATE IMMUNE RESPONSES
先天免疫反应耦合网络的复杂动态分析
  • DOI:
    10.1142/s0218127413501800
  • 发表时间:
    2013-11-01
  • 期刊:
    INTERNATIONAL JOURNAL OF BIFURCATION AND CHAOS
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    Tan, Jinying;Zou, Xiufen
  • 通讯作者:
    Zou, Xiufen
A note on the upper bound in SA AMG convergence analysis
关于SA AMG收敛分析上限的注记
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Numerical Linear Algebra with Applications
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Cui Guo;Cui Guo;Hua Xiang;Hua Xiang
  • 通讯作者:
    Hua Xiang
Identification of the Molecular Mechanisms for Cell-Fate Selection in Budding Yeast through Mathematical Modeling
通过数学模型鉴定出芽酵母细胞命运选择的分子机制
  • DOI:
    10.1016/j.bpj.2013.03.057
  • 发表时间:
    2013-05-21
  • 期刊:
    BIOPHYSICAL JOURNAL
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Li, Yongkai;Yi, Ming;Zou, Xiufen
  • 通讯作者:
    Zou, Xiufen
Modeling HIV-1 viral capsid nucleation by dynamical systems.
通过动力系统模拟 HIV-1 病毒衣壳成核。
  • DOI:
    10.1016/j.mbs.2015.10.007
  • 发表时间:
    2015-12
  • 期刊:
    Mathematical Biosciences
  • 影响因子:
    4.3
  • 作者:
    Simon Tavener;Simon Tavener;Xiufen Zou;Xiufen Zou
  • 通讯作者:
    Xiufen Zou
Optimal control strategy for abnormal innate immune response.
异常先天免疫反应的最佳控制策略。
  • DOI:
    10.1155/2015/386235
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    Computational and mathematical methods in medicine
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tan J;Zou X
  • 通讯作者:
    Zou X

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

解约束多目标优化问题的一种鲁棒的进化算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算机研究与发展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹秀芬;刘敏忠;吴志健;康立山
  • 通讯作者:
    康立山
How can surrogates influence the convergence of evolutionary algorithms?
代理如何影响进化算法的收敛?
  • DOI:
    10.1016/j.swevo.2013.04.005
  • 发表时间:
    2013-10
  • 期刊:
    Swarm and Evolutionary Computation
  • 影响因子:
    10
  • 作者:
    陈彧;谢为成;邹秀芬
  • 通讯作者:
    邹秀芬
一种多策略融合的多目标粒子群优化算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    谢承旺;邹秀芬;夏学文;王志杰
  • 通讯作者:
    王志杰

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

邹秀芬的其他基金

肿瘤生态微环境的数学建模与自适应控制
  • 批准号:
    12126355
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    20.0 万元
  • 项目类别:
    数学天元基金项目
复杂疾病的多层网络建模与优化控制
  • 批准号:
    61672388
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
抗病毒天然免疫反应信号转导机制的建模、优化与控制
  • 批准号:
    61173060
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    56.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于数学规划的解高维多目标优化问题的异步并行进化算法
  • 批准号:
    61070007
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    11.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
细胞信号转导的数学建模和演化优化
  • 批准号:
    60573168
  • 批准年份:
    2005
  • 资助金额:
    24.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码