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基于基因表达数据的胃癌特征基因选取研究

作　者: 李萍
导　师: 李建更
学　校: 北京工业大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 特征基因选取胃癌基因表达数据生物信息学
分类号: R735.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

胃癌是世界上危及人类身体健康的主要癌症之一。胃癌的早期发现,对胃癌的诊断和治疗有重要的意义。基因芯片技术的发展,促进了胃癌分子水平上的研究技术。从海量的胃癌基因表达数据中,挖掘出有用的信息和知识,可以更加全面的认识胃癌的基因本质,更加全面的了解“胃癌-基因”之间的关系,对推进胃癌的临床诊断和治疗,进一步研究胃癌、发现胃癌的致病机理有至关重要的作用。论文实验数据采用北京肿瘤医院提供的胃癌基因表达数据。该数据采集的样本全部来自中国,是中国人自己的数据。论文基于胃癌基因表达数据,主要围绕三个方面进行了研究:胃癌样本与正常样本的分类、胃癌亚型分类、胃癌的特异表达基因的选取。重点工作是在胃癌Lauren分型中的特征基因选取工作。实验最后得到一些比较有意义的基因。例如:CHRNA4、MEA1等。这些基因在临床上已有人证明与胃癌的发生发展和分型有密切关系。在分析方法上,本文取得的主要研究成果如下:1.提出有效的特征基因选取方法,基于巴氏距离的混合方法。混合方法结合了特征选取方法中过滤法和融合法的优点,能够快速有效地选取特征基因,从而大大降低基因表达数据的维数,提高胃癌样本的分类准确率。混合方法先对原始数据进行基于巴氏距离的基因排序。巴氏距离既考虑到基因在样本中的均值,也考虑到基因在样本中的方差分布,是比较好的信息度量指标。然后,采用顺序前向搜索方法去除基因冗余。实验最后得到7个肠型胃癌样本与弥漫型胃癌的分类特征基因,9个胃癌样本与正常样本的特征基因。2.提出一种PLS系数选择特征基因的方法。偏最小二乘(PLS)和主成分分析方法(PCA)能够有效的降低基因表达数据的维数。但是,在特征向量解释方面存在着不足。论文在基于偏最小二乘原理的基础上提出一种PLS系数的特征基因选择方法。该方法能有效的选择特征基因,并能对特征向量作出很好的解释。实验最后得到20个肠型胃癌样本与弥漫型样本的特征基因。3.将TSP(Top Coring Pairs)特征选取方法成功应用到胃癌基因表达数据处理过程中。TSP方法由2004年Donald Geman提出。据文献检索,尚未有人将其应用到胃癌基因表达数据的分类中。该方法原理简单,能够快速有效的从21378个基因中,选取出11对肠型胃癌与弥漫型胃癌的特征基因。论文最后还对TSP方法、基于巴氏距离的混合方法、PLS系数方法三种特征选取方法进行了比较性研究。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第1章绪论  9-24
  1.1 课题研究背景  9-15
    1.1.1 基因表达数据  9-12
    1.1.2 机器学习在生物信息学中的应用  12-15
  1.2 国内外研究现状  15-21
    1.2.1 基于基因表达数据的肿瘤特征基因选取研究概况  15-18
    1.2.2 胃癌分类及特征基因选取研究概况  18-21
  1.3 课题研究意义  21-22
  1.4 论文结构与科研成果  22-24
第2章相关理论基础  24-37
  2.1 特征选取方法  24-27
  2.2 常用分类器  27-36
    2.2.1 支持向量机  28-31
    2.2.2 K-近邻法  31-34
    2.2.3 BP 神经网络  34-36
  2.3 本章小结  36-37
第3章基于混合法的胃癌特征基因选取  37-46
  3.1 常用特征基因选择方法  37-40
    3.1.1 过滤法  37-38
    3.1.2 融合法  38-40
  3.2 基于巴氏距离的混合特征基因选择方法  40-41
    3.2.1 巴氏距离  40
    3.2.2 基于巴氏距离的混合方法  40-41
  3.3 分类器的选择  41
  3.4 实验  41-45
    3.4.1 数据来源  41-42
    3.4.2 实验结果  42-44
    3.4.3 结果讨论  44-45
  3.5 本章小结  45-46
第4章基于PLS 系数方法的胃癌亚型特征基因选取  46-62
  4.1 胃癌亚型分类  46
  4.2 主成分分析方法  46-47
  4.3 偏最小二乘方法  47-49
  4.4 实验一  49-54
    4.4.1 数据来源  49
    4.4.2 实验结果  49-54
    4.4.3 结果讨论  54
  4.5 实验二  54-61
    4.5.1 数据来源  54-55
    4.5.2 实验结果  55-57
    4.5.3 结果讨论  57-61
  4.6 本章小结  61-62
第5章基于TSP 的胃癌亚型特征基因选取  62-71
  5.1 TSP 方法原理  62-63
  5.2 实验  63-70
    5.2.1 数据来源  63
    5.2.2 实验结果  63-64
    5.2.3 结果讨论  64-70
  5.3 本章小结  70-71
结论  71-73
参考文献  73-77
攻读硕士学位期间所发表的学术论文  77-78
致谢  78

基于基因表达数据的胃癌特征基因选取研究

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