一种二进制癌症单驱动通路识别模型和算法

针对驱动通路识别的相关研究依赖传统生物实验方法,存在费时费力且经济成本高的问题,提出一种新的二进制癌症驱动通路识别方法PEA-BLMWS。首先,利用已有的基因表达数据,通过对比正常基因与突变基因表达量的差异,挖掘潜在的基因突变数据;其次,引入蛋白质相互作用网络数据,构建出一个改进的二进制线性最大权重子矩阵模型;最后,提出一种双亲协同进化算法求解该矩阵模型。在GBM(glioblastoma)和OVCA(ovarian cancer)数据集上的实验结果表明,相比于其他先进的Dendrix、CCA-NMWS和CGP-NCM识别方法,PEA-BLMWS识别的基因集中有更多基因富集在已知的信号通路中,未富集在信号通路中的基因也与癌症的发生密切相关,故该识别方法可作为一种驱动通路识别的有效工具。

基于泛癌数据的公共驱动通路识别算法

识别不同癌症之间的公共驱动通路是揭开癌症奥秘的重要问题之一,也是研制靶向多种癌症的药物的关键所在。论文基于计算各癌症的绝对权重累加值的ComMDP方法,提出了一种基于相对权重累加值、并利用调和平均数以最小化各相对权重离散度的数学模型。通过引入二进制粒子编码方式、粒子速度表示和粒子运算操作,设计求解该模型的粒子群优化算法P-CDP。利用模拟数据和四种真实的癌症数据进行实验测试,结果表明,基于提出的模型和P-CDP算法能够识别出被ComMDP方法遗漏且具有生物学意义的驱动通路。因此,该模型和方法可成为识别癌症驱动通路的有效补充工具。

基于突变基因网络的致癌驱动通路检测算法

通过检测突变驱动通路研究癌症的发病机理是当前癌症基础性研究的关键问题之一.该研究以人类基因组工程提供的体细胞突变数据为研究对象,结合基因组图谱中广泛存在的互斥性原理,提出一种新型的基于基因互斥网络的致癌突变驱动通路检测算法(Megnet).该算法首先利用大量癌症病人的体细胞突变数据,结合基因间互斥性原理构建突变基因网络,然后检测该网络中具有高覆盖的最大完全子图.为验证算法的效率和鲁棒性,我们将该算法应用于模拟数据中,结果显示所有模拟过程均在15秒内完成驱动通路检测,Megnet算法比Dendrix和Multi-Dendrix算法运行时间更短且结果准确率更高.同时为验证算法的有效性,我们将该算法应用于肺癌数据和神经胶质瘤体细胞突变数据中,结果显示Megnet算法不仅比Dendrix和Multi-Dendrix算法检测的基因集合具有更高的生物相关性和统计显著性,而且还检测出一些可供生物验证的新候选基因集合,并且这些检测的基因集合与已知的P53、RB、RAS和PI3K等信号通路及细胞循环和细胞凋亡通路具有较高的重叠.Megnet算法不需要指定通路中的基因个数和任何先验知识,为癌症发病机理研究提供新视野.该算法通过构建突变基因网络,简化了基因间相互关联关系,降低了算法复杂度,提高了致癌突变驱动通路检测的效率和准确性,对于癌症发病机理研究具有较强的理论意义和实践价值.

基于多组学数据识别癌症驱动通路的模型和算法

通过整合体细胞突变、拷贝数变异和基因表达等3种组学数据,提出识别癌症驱动通路的改进最大权重子矩阵模型。该模型用通路中基因平均权重调控覆盖度和互斥度,对权重大的基因集覆盖度进行加强,同时放松其高互斥度约束。引入基于贪心算法的重组算子,提出求解该模型的单亲遗传算法PGA-MWS。采用胶质母细胞瘤和卵巢癌数据集对算法PGA-MWS和GA进行实验对比分析。实验结果显示,较GA方法,基于改进模型的PGA-MWS算法能识别出覆盖度高但互斥度不太高的基因集,且其识别的基因集中,许多均参与已知信号通路,并被证实与癌细胞密切相关,同时还能识别几种潜在的候选驱动通路,因此PGA-MWS方法可作为检测癌症驱动通路的一种有效补充。

一种基于突变基因网络的癌症驱动通路识别算法

大型癌症基因组项目(TCGA,ICGC等)产生了大量的癌症组学数据,使人们深入研究癌症变为可能,其中寻找引发癌症的相关突变基因是一个重要挑战。在癌细胞中,基因变异可分为两类:一类是可导致癌症发生的驱动突变(driver mutation),另一类是对癌症发生扩散没有影响的乘客突变(passenger mutation)。识别癌症驱动基因有利于理解癌症发病原理和发展进程以及研发癌症药物或进行靶向治疗,是生物信息学中的重要问题。文中提出一种基于突变基因网络的癌症驱动通路识别算法GNDP,对癌症病人的体细胞突变数据进行分析。该算法定义了非重叠平衡度来度量基因对的位于同一驱动通路的可能性;根据基因对的非重叠平衡度、互斥和覆盖度,构建基因互斥网络,很大程度上减少了网络边数,提高了计算效率;在所构造的基因互斥网络中将查找到的极大团作为潜在驱动通路基因集合;用覆盖度和互斥度对潜在驱动通路基因集合进行筛选,得到其极大权重子团,并将其作为识别出的驱动通路。分别在模拟数据、肺腺癌以及多形性成胶质细胞瘤突变数据上对GNDP算法进行有效性验证,并将其与经典驱动通路识别算法Dendrix和Multi-Dendrix进行实验对比。结果表明,GNDP不需要指定驱动通路的基因个数,能在模拟数据上准确检测出所有人工设置的驱动通路;针对肺腺癌和多形性成胶质细胞瘤突变数据,GNDP在不需要任何先验知识的情况下达到较高的识别准确率,能高效地识别出主要驱动通路,其结果优于对比算法。

6-姜酚基于PKB/KIF14信号通路对大鼠口腔黏膜愈合的作用

目的探讨生姜提取物6-姜酚对实验性口腔溃疡大鼠黏膜愈合的促进作用,及其对蛋白激酶B(PKB)/驱动蛋白家族成员14(KIF14)信号通路的调节作用。方法将50只大鼠随机分为正常组、模型组、6-姜酚组、信号通路抑制剂(LY294002)组和LY294002联合6-姜酚组,每组10只,除正常组外,其余组大鼠用冰醋酸烧灼法建立口腔溃疡模型,6-姜酚组大鼠尾静脉注射6-姜酚6 mg·kg^(−1),LY294002组大鼠尾静脉注射LY2940020.3 mg·kg^(−1),LY294002联合6-姜酚组大鼠尾静脉注射LY2940020.3 mg·kg^(−1),30 min后,尾静脉注射6-姜酚6 mg·kg^(−1);每日1次,连续7 d。计算溃疡面积,HE染色观察病理学变化,酶联免疫吸附试验(ELISA)检测白细胞介素-6(interleukin 6,IL-6)、白细胞介素-1β(interleukin 1β,IL-1β)和肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factorα,TNF-α)水平,实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,qRT-PCR)检测基质金属蛋白酶2(matrix metalloproteinase 2,MMP-2)和基质金属蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9,MMP-9)水平,蛋白印迹法(Western blotting)检测磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase,PI3K)、PKB和KIF14蛋白的相对表达量。结果模型组大量炎性细胞浸润,黏膜上皮细胞坏死脱落,无新生成纤维细胞;6-姜酚组黏膜上皮覆盖,溃疡趋于愈合;LY294002组大量炎性细胞浸润,上皮结构被破坏,黏膜上皮细胞脱落坏死;LY294002联合6-姜酚组炎性细胞浸润减少,病变较6-姜酚组减轻。与模型组比较,6-姜酚组大鼠溃疡面积减小,IL-6、TNF-α、IL-1β水平及MMP-2、MMP-9 mRNA的相对表达量降低,p-PI3K、p-PKB以及KIF14的相对表达量升高;LY294002组溃疡面积增加,IL-6、TNF-α、IL-1β水平以及MMP-2、MMP-9 mRNA的相对表达量升高,p-PI3K、p-PKB及KIF14的相对表达量降低(P<0.05);与LY294002联合6-姜酚组比较,6-姜酚组大鼠溃疡面积减小,IL-6、TNF-α、IL-1β水平及MMP-2、MMP-9 mRNA的相对表达量降低,p-PI3K、p-PKB及KIF14的相对表达量升高;LY294002组溃疡面积增加,IL-6、TNF-α、IL-1β水平及MMP-2、MMP-9 mRNA相对表达量升高,p-PI3K、p-PKB及KIF14的相对表达量降低(P<0.05)。结论生姜提取物6-姜酚可促进口腔溃疡大鼠创面愈合,其可能是通过激活蛋白激酶B/驱动蛋白家族成员14信号通路发挥作用的。

The efficacy of a first aid training course for drivers： an experience from northern Iran

Objective：To evaluate the efficacy of a first aid training course for a group of drivers.Methods：This study comprised 500 drivers,randomly selected from the road transport companies.They underwent a course of first aid training and the results were evaluated at 0-3 and 4-6 months after training.Results：Both quantitative and qualitative improvements were observed in the drivers＇ efficacy in giving first aid.Also the rate of correct interventions was higher at 4-6 months than at 0-3 months.The exception was airway management which was not favorably improved after training.Conclusion：The first aid training course for drivers is beneficial and helpful for prehospital care system in road traffic accidents.