基于高通量RNA-Seq和多目标协同演化模因计算的疾病模块识别研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61471246
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0113.信息获取与处理
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

High-throughput RNA-Seq is becoming the major tool to study gene expression. Reconstruction of genomic co-expression network is pivotal to disease modules identification as well as revealing the underlying interaction mechanism of moleculars. However, due to the large data volume and high resolution nature of RNA-Seq, new efficient gene co-expression network reconstruction and disease modules identification methods oriented to RNA-Seq data are required. In this project, a novel gene co-expression network reconstruction method based on kernel canonical correlation analysis and global indirect correlation silencing technique is proposed toward RNA-Seq data of important diseases. The successive disease modules identification proceeds based on a multiobjective cooperative coevolutionary memetic computing framework. Particularly, the research effort is focused on addressing the compressive storage and access of RNA-Seq data, the evaluation of exon level gene expression correlation, the reconstruction of weighted genomic co-expression network, the definition of multiobjective fitness function, the grouping strategy in large-scale cooperative coevolution, the design of multilevel local search, the ensemble clustering, and the disease modules validation. The outcomes of the project are expected to improve the prediction of disease genes and the understanding of the underlying mechanism of diseases, and provide insight into the system analysis of RNA-Seq data.
高通量RNA-Seq正在成为基因表达研究的主要工具,基于RNA-Seq数据构建基因组共表达网络对于发现疾病模块揭示疾病内部复杂分子机制有重要意义,但由于RNA-Seq的大数据量和高分辨率特性,专门针对其设计的高效共表达网络构建和疾病模块识别方法还非常匮乏。本课题针对重要疾病的RNA-Seq数据,提出核典型关联分析和全局间接相关静默技术相结合的基因共表达网络构建方法,并针对构建网络提出基于多目标协同演化模因计算的疾病模块识别方法。重点解决RNA-Seq数据压缩存取、基于外显子表达水平的基因共表达关系衡量、带权基因组共表达网络构建、多目标网络模块度定义、大规模协同演化分组、多层次局部搜索、集成聚类和疾病模块有效性评估等具体问题,实现针对RNA-Seq数据的高效通用疾病模块识别系统。项目开展有助于提高疾病基因预测水平及对复杂疾病内部分子机制的认识,可为RNA-Seq数据的系统分析提供借鉴。

结项摘要

基于高通量转录组测序(RNA-seq)数据构建基因组共表达网络对于发现疾病模块揭示疾病内部复杂分子机制有重要意义,高通量测序数据的大数据和高分辨率特性,需要高效的存取和分析方法。本课题主要研究内容包括高通量测序数据的高效存取模型研究,基于转录组测序和其它相关基因组测序数据构建疾病复杂网络,并针对构建网络提出基于多目标协同演化模因计算的疾病模块识别方法。项目开展取得了一系列成果包括:1)提出基于参考基因组的高通量测序数据压缩方法,缓解大数据量带来的存储和传输问题;2)针对多种高通量测序数据和疾病相关数据提出新型网络构建技术,发掘疾病相关的网络结构和信息;3)针对全基因组复杂网络模块识别提出分解多目标的协同演化模因计算框架。项目按照计划进度正常执行,执行期间项目组成员在IEEE Transactions on Evolutionary Computation, Bioinformatics, PLoS Computational Biology等重要期刊和国际会议共发表论文29 篇,其中SCI 论文20 篇,中科院一区论文12篇,EI 论文9 篇,一作或者通讯作者23篇,申请发明专利8项,软件著作权1 项,培养博士后1名,硕士研究生7名,超过预期目标。项目取得的研究成果有助于提高疾病基因预测水平及对复杂疾病内部分子机制的认识,可为高通量测序数据的存储和系统分析提供借鉴。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(9)
专利数量(8)
RepLong: de novo repeat identification using long read sequencing data
RepLong:使用长读测序数据从头重复识别
  • DOI:
    10.1093/bioinformatics/btx717
  • 发表时间:
    2018-04-01
  • 期刊:
    BIOINFORMATICS
  • 影响因子:
    5.8
  • 作者:
    Guo, Rui;Li, Yan-Ran;Zhu, Zexuan
  • 通讯作者:
    Zhu, Zexuan
An enhanced artificial bee colony algorithm with adaptive differential operators
一种具有自适应微分算子的增强型人工蜂群算法
  • DOI:
    10.1016/j.asoc.2017.05.005
  • 发表时间:
    2017-09
  • 期刊:
    Applied Soft Computing
  • 影响因子:
    8.7
  • 作者:
    Liang Zhengping;Hu Kaifeng;Zhu Quanxiang;Zhu Zexuan
  • 通讯作者:
    Zhu Zexuan
Orderly Roulette Selection Based Ant Colony Algorithm for Hierarchical Multilabel Protein Function Prediction
基于蚁群算法的有序轮盘选择分层多标记蛋白功能预测
  • DOI:
    10.1155/2017/6320273
  • 发表时间:
    2017-06
  • 期刊:
    Mathematical Problems in Engineering
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Liang Zhengping;Guo Rui;Sun Jiangtao;Ming Zhong;Zhu Zexuan
  • 通讯作者:
    Zhu Zexuan
LW-FQZip 2: a parallelized reference-based compression of FASTQ files.
LW-FQZip 2:FASTQ 文件的基于参考的并行压缩
  • DOI:
    10.1186/s12859-017-1588-x
  • 发表时间:
    2017-03-20
  • 期刊:
    BMC bioinformatics
  • 影响因子:
    3
  • 作者:
    Huang ZA;Wen Z;Deng Q;Chu Y;Sun Y;Zhu Z
  • 通讯作者:
    Zhu Z
On Tchebycheff Decomposition Approaches for Multiobjective Evolutionary Optimization
多目标进化优化的切比雪夫分解方法
  • DOI:
    10.1109/tevc.2017.2704118
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Evolutionary Computation
  • 影响因子:
    14.3
  • 作者:
    Ma Xiaoliang;Zhang Qingfu;Tian Guangdong;Yang Junshan;Zhu Zexuan
  • 通讯作者:
    Zhu Zexuan

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其他文献

基于Gabor小波与Memetic算法的人脸识别方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
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基于存档和权值扩展的大规模多目标优化算法
  • DOI:
    10.11897/sp.j.1016.2022.00951
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁正平;刘程;王志强;明仲;朱泽轩
  • 通讯作者:
    朱泽轩
一种基于目标空间转换权重求和的超多目标进化算法
  • DOI:
    10.16383/j.aas.c200483
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    自动化学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    梁正平;骆婷婷;王志强;朱泽轩;胡凯峰
  • 通讯作者:
    胡凯峰
基于多约束场景的BFO-ACO漫游路径规划
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    10.3724/sp.j.1249.2022.04463
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    深圳大学学报. 理工版
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林晓玲;王志强;郭岩岩;朱泽轩
  • 通讯作者:
    朱泽轩
基于Memetic优化的智能DNA序列数据压缩算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    电子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    周家锐;纪震;朱泽轩;陈思平
  • 通讯作者:
    陈思平

其他文献

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朱泽轩的其他基金

基于自组装参考基因组的高通量长读测序数据压缩和比对集成研究
  • 批准号:
    61871272
  • 批准年份:
    2018
  • 资助金额:
    62.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
基于自生式多目标Memetic算法的高维数据特征选择研究
  • 批准号:
    61001185
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    2010
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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相似海外基金

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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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