面向生物大数据分析的正则化方法及应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61672214
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    63.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0213.生物信息计算与数字健康
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

With the development of high-throughput technology, amounts of biological data are provided which make it possible for the early diagnosis and treatment of complex diseases. However, how to improve the reproducibility between association studies and complex disease, enhance the interpretability of results and make full use of the advantages of cloud computing platform are main concerns of biological related big data mining methods. In this study our data mining task is taken on a cloud platform that based on FPGA, including analyze CNV data, miRNA data, and protein-protein interactions data. The contributions of this study can be highlighted as follows: to provide a theoretical guidance for optimization experiments, regularization technology is applied to identify the most representative sample data; Combined with the existing biological data expression patterns, and mining the essential characteristics associated with complex diseases, finally the dimensionality reduction technology is achieved by using structured sparsity-norm; To make full use of data, a manifold learning based regularizer-term is added into nonnegative matrix factorization optimization problem for clustering usage and further improve the interpretability; For the.classification task with small sample size a non-parametric sparse representation based classifier is devised. Theoretical model and the actual utilization of biological significance can provide a new insight into revealing the pathogenesis of complex diseases and the scientific background of treating and drug designing in molecular level.
随着高通量芯片技术的发展,海量的生物数据为复杂疾病的早期诊断与治疗提供了可能。但是如何提高复杂疾病关联研究的可重复性,增强研究结果的可解释性以及如何充分利用云平台的计算优势是生物大数据分析的关键问题。本项目拟在基于FPGA技术的云平台上开展复杂疾病的大数据挖掘,以分析CNV数据、miRNA数据、蛋白质相互作用数据为基础,通过建立相应的优化模型来开展复杂疾病的关联研究:利用正则化技术找出最具代表性的样本数据,为优化实验提供理论指导;结合已有的生物数据表达模式,挖掘出复杂疾病相关的本质特征并利用结构化稀疏方法实现降维;充分利用数据的分布特点设计出一种基于流型正则与非负矩阵分解的聚类方法以提高关联研究的可解释性;提出一种无参数稀疏表达的小样本数据分类方法进而提高分类方法的扩展性;综合利用理论模型与实际生物意义为揭示复杂疾病的发生发展机制及临床诊断、治疗和药物设计提供了分子水平的科学依据。

结项摘要

随着高通量芯片技术的发展,海量的生物数据为复杂疾病的早期诊断与治疗提供了可能。但是如何提高复杂疾病关联研究的可重复性,增强研究结果的可解释性以及如何充分利用云平台的计算优势是生物大数据分析的关键问题。本项目拟在基于FPGA技术的云平台上开展复杂疾病的大数据挖掘,以分析CNV数据、miRNA数据、蛋白质相互作用数据为基础,通过建立相应的优化模型来开展复杂疾病的关联研究:利用正则化技术找出最具代表性的样本数据,为优化实验提供理论指导;结合已有的生物数据表达模式,挖掘出复杂疾病相关的本质特征并利用结构化稀疏方法实现降维;充分利用数据的分布特点设计出一种基于流型正则与非负矩阵分解的聚类方法以提高关联研究的可解释性;提出一种无参数稀疏表达的小样本数据分类方法进而提高分类方法的扩展性;综合利用理论模型与实际生物意义为揭示复杂疾病的发生发展机制及临床诊断、治疗和药物设计提供了分子水平的科学依据。发表论文41篇,培养博士毕业生13名,硕士毕业生8人。获省创新团队1个。

项目成果

期刊论文数量(41)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Seeksv: an accurate tool for somatic structural variation and virus integration detection
Seeksv:体细胞结构变异和病毒整合检测的精确工具
  • DOI:
    10.1093/bioinformatics/btw591
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Bioinformatics
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Liang Ying;Qiu Kunlong;Liao Bo;Zhu Wen;Huang Xuanlin;Li Lin;Chen Xiangtao;Li Keqin
  • 通讯作者:
    Li Keqin
Network-based collaborative filtering recommendation model for inferring novel disease-related miRNAs
基于网络的协同过滤推荐模型,用于推断新的疾病相关 miRNA
  • DOI:
    10.1039/c7ra09229f
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    RSC Advances
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Gu Changlong;Liao Bo;Li Xiaoying;Cai Lijun;Chen Haowen;Li Keqin;Yang Jialiang
  • 通讯作者:
    Yang Jialiang
Molecular Computing and Bioinformatics
分子计算和生物信息学
  • DOI:
    10.3390/molecules24132358
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Molecules
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Liang Xin;Zhu Wen;Lv Zhibin;Zou Quan
  • 通讯作者:
    Zou Quan
Global Similarity Method Based on a Two-tier Random Walk for the Prediction of microRNA-Disease Association
基于两层随机游走的全局相似性方法用于预测 microRNA 疾病关联
  • DOI:
    10.1038/s41598-018-24532-7
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Chen Min;Liao Bo;Li Zejun
  • 通讯作者:
    Li Zejun
Global network random walk for predicting potential human lncRNA-disease associations
用于预测潜在人类 lncRNA 疾病关联的全球网络随机游走
  • DOI:
    10.1038/s41598-017-12763-z
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Scientific Reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Gu Changlong;Liao Bo;Li Xiaoying;Cai Lijun;Li Zejun;Li Keqin;Yang Jialiang
  • 通讯作者:
    Yang Jialiang

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其他文献

运动通过线粒体介导发挥神经保护作用研究进展
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    --
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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
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外周血嗜酸粒细胞对慢性鼻-鼻窦炎综合治疗预后评估的价值
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    --
  • 作者:
    廖波;周国庆;商翔宇;乔来军
  • 通讯作者:
    乔来军

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廖波的其他基金

基于生成对抗网络的阿尔茨海默症神经机制和风险预测研究
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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]
      
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