RNA单分子检测信号的碱基特征识别方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61803157
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0305.生物、医学信息系统与技术
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

RNA single molecule nanopore detection technology has been considered as one the novelist and burgeoning detection technology in the fields of genomics. However, on account of the limitation of sensitivity and accuracy caused by existing equipment and laboratory techniques, the current variation among the basic groups of RNA is still minute and the noise is still relative high, which leads the high identification error of RNA bases and bases modifications. Therefore, it is necessary to establish a machine learning based identification method in order to enhance the performance of nanopore detection in terms of detection accuracy...Hence, in this project, we aim to solve the problem of the low signal to noise ratio of RNA single molecule nanopore detection technology and develop an novel signal-noise separation method which based on time-frequency domain transformation and wavelet analysis. Then, focusing on the mapping problem caused by large-scale, high dimension and non-linearity of nanopore genetic data, in this project, it is plan to develop an efficient nonlinear dimension reduction method based on t-distributed stochastic neighbor embedding (t-SNE). Thirdly, in order to recognize and classify the bases and bases modifications under the situations of class-imbalance in terms of features of gene bases, it is planed to propose an feature recognition and classification methods based on class-imbalance learning and long-short term memory (LSTM) network. Finally, all the proposed methods will be integrated into a multiplex cancer microRNAs detection framework, to enhance the performance of RNA single molecule nanopore detection in the filed of bases modifications identifications.
RNA单分子纳米孔检测技术作为目前基因组学中新兴的检测技术。但是,由于现有仪器和实验技术测量灵敏度的限制,碱基间电流变化微弱、噪声高使得现有碱基识别错误率较高,亟需利用机器学习手段提高纳米孔检测方法的准确率。.因此,本项目针对RNA单分子检测的低信噪比问题,拟研究基于时频域变换及小波分解的信噪分离方法;针对纳米孔检测信号大规模高维非线性问题,研究基于随机邻域嵌入的非线性映射降维方法;针对基因数据的特征数据量不平衡、碱基修饰特征无法有效识别的问题,研究基于长短期记忆网络和不平衡学习的特征识别方法,最终集成一套能够用于癌症microRNA分子碱基特征识别的机器学习综合策略,提高纳米孔检测的准确率。

结项摘要

以纳米孔检测技术及X射线衍射透镜为代表的高通量分析筛选技术(High Throughput Screen, HTS)是有机结合分子生物学、细胞生物学、计算机、自动化控制等高新技术而形成的新的技术体系。该技术使得同一时间内进行大量的并行实验成为现实。然而由于高通量筛选电学信号的产生机理和数据特征,通过人工知己分析数据具有很大的困难和挑战。同时机器学习等人工智能方法为大批次高通量的数据高效分析提供了条件。本项目围绕电学信号的低信噪比问题,针对高维信号中存在的低信噪比、数据降维和特征提取问题、时频域分析和特征识别问题进行了系统性的研究,并取得相关研究成果。

项目成果

期刊论文数量(11)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Cross-Task Fault Diagnosis Based on Deep Domain Adaptation With Local Feature Learning
基于深度域自适应和局部特征学习的跨任务故障诊断
  • DOI:
    10.1109/access.2020.3006250
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    IEEE Access
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Tian Ying;Tang Yin;Peng Xin
  • 通讯作者:
    Peng Xin
Variable-Scale Probabilistic Just-in-Time Learning for Soft Sensor Development with Missing Data
用于具有缺失数据的软传感器开发的可变尺度概率即时学习
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Industrial & Engineering Chemistry Research
  • 影响因子:
    4.2
  • 作者:
    Huang Haojie;Peng Xin;Jiang Chao;Li Zhi;Zhong Weimin
  • 通讯作者:
    Zhong Weimin
A Knowledge Base System for Operation Optimization: Design and Implementation Practice for the Polyethylene Process
操作优化知识库系统:聚乙烯工艺的设计与实施实践
  • DOI:
    10.1016/j.eng.2019.09.004
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Engineering
  • 影响因子:
    12.8
  • 作者:
    Weimin Zhong;Chaoyuan Li;Xin Peng;Feng Wan;Xufeng An;Zhou Tian
  • 通讯作者:
    Zhou Tian
Key performance index estimation based on ensemble locally weighted partial least squares and its application on industrial nonlinear processes
基于集合局部加权偏最小二乘的关键性能指标估计及其在工业非线性过程中的应用
  • DOI:
    10.1016/j.chemolab.2020.104031
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemometrics and Intelligent Laboratory Systems
  • 影响因子:
    3.9
  • 作者:
    Chen Xin;Zhong Weimin;Jiang Chao;Li Zhi;Peng Xin;Cheng Hui
  • 通讯作者:
    Cheng Hui
Enhanced moving horizon Bayesian-based fault diagnosis for multisampling rate data in a plantwide process
增强型基于移动水平贝叶斯的故障诊断,适用于全厂过程中的多采样率数据
  • DOI:
    10.1016/j.measurement.2020.108200
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Measurement
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Ying Tian;Xin Peng;Zhong Yin
  • 通讯作者:
    Zhong Yin

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  • 作者:
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  • 通讯作者:
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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

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          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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