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西安交大法醫(yī)學(xué)院在法醫(yī)學(xué)鑒識應(yīng)用基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得進(jìn)展
2022-05-17 14:34:29 來源：陽光網(wǎng)-陽光報
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陽光訊（記者 鄭亞雷）法醫(yī)學(xué)領(lǐng)域主要任務(wù)之一就是在理解涉鑒表型分子機(jī)制的基礎(chǔ)上，尋找具有功能效應(yīng)的分子標(biāo)志物作為法醫(yī)學(xué)鑒識的客觀評價指標(biāo)。然而，復(fù)雜涉鑒表型的發(fā)生與發(fā)展涉及多個組學(xué)水平的共同作用，缺乏可靠且易于操作的多組學(xué)數(shù)據(jù)整合分析框架來獲取與復(fù)雜涉鑒表型相關(guān)的非編碼RNA調(diào)控軸是一個迫切需要解決的問題。近年來，XGBoost模型以強(qiáng)大的并行計算及缺失值數(shù)據(jù)的處理性能逐漸在機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域異軍突起。由于轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)的時空特異性以及多組學(xué)數(shù)據(jù)在不同生物樣本之間的異質(zhì)性，原生XGBoost模型在應(yīng)用于多組學(xué)數(shù)據(jù)時存在過度擬合的問題。
針對上述問題，西安交通大學(xué)法醫(yī)學(xué)院官方霖副教授聯(lián)合國內(nèi)外多個科研團(tuán)隊，開發(fā)了基于全新機(jī)器學(xué)習(xí)算法的多組學(xué)數(shù)據(jù)整合分析非編碼RNA調(diào)控軸的方法(DLRAPom)。通過在常規(guī)權(quán)重基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析的基礎(chǔ)上，增加了一個全新開發(fā)的機(jī)器學(xué)習(xí)模型(Optimized-XGBoost)并結(jié)合實驗驗證，以識別復(fù)雜涉鑒表型相關(guān)的風(fēng)險標(biāo)志物及非編碼RNA調(diào)控軸（如下圖）。
該研究創(chuàng)新性地提出了基于機(jī)器學(xué)習(xí)的多組學(xué)整合分析非編碼RNA調(diào)控軸的新方法，在降低了多組學(xué)數(shù)據(jù)中由于生物樣本異質(zhì)性導(dǎo)致數(shù)據(jù)過度擬合的同時，量化了預(yù)測的蛋白質(zhì)編碼生物標(biāo)志物與復(fù)雜表型之間的重要性。上述成果以“基于多組學(xué)數(shù)據(jù)識別疾病相關(guān) lncRNA-miRNA-mRNA 調(diào)節(jié)軸的新型機(jī)器學(xué)習(xí)算法”（DLRAPom: a hybrid pipeline of Optimized XGBoost-guided integrative multiomics analysis for identifying targetable disease-related lncRNA–miRNA–mRNA regulatory axes）為題在《生物信息學(xué)簡報》上在線發(fā)表。法醫(yī)學(xué)院申忱和李慧宇（碩士研究生）為本論文共同第一作者，法醫(yī)學(xué)院官方霖副教授為本文末尾通訊作者。本研究工作受到國家自然科學(xué)基金、司法部科技專項及科技部重點研發(fā)計劃等項目資助。
與此同時，多組學(xué)數(shù)據(jù)的整合分析不僅可以系統(tǒng)揭示復(fù)雜表型發(fā)生與發(fā)展的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)與分子特征，還有助于確定多組學(xué)分子標(biāo)志物，為建立相應(yīng)的風(fēng)險評估模型以及探索有效的監(jiān)測與預(yù)警方法奠定基礎(chǔ)。由于對整合組學(xué)分析在復(fù)雜表型研究應(yīng)用中的理解和把握，官方霖副教授受邀與香港大學(xué)統(tǒng)計遺傳學(xué)家Pak-Chung Sham教授共同撰寫了題為“精神分裂癥的整合組學(xué)：從遺傳決定因素到臨床分類和風(fēng)險預(yù)測 ”（Integrative omics of schizophrenia: from genetic determinants to clinical classification and risk prediction） 的專題綜述，在《分子精神病學(xué)》（Molecular Psychiatry）上在線發(fā)表，闡述了當(dāng)前精神障礙研究從遺傳學(xué)研究到診療轉(zhuǎn)化研究的現(xiàn)狀，并提出了基于多源異構(gòu)生物數(shù)據(jù)開展整合生物學(xué)分析的轉(zhuǎn)化研究模板。官方霖副教授和倪桐（法醫(yī)學(xué)院博士研究生）為該綜述的共同第一作者，香港大學(xué)Pak-Chung Sham教授為該綜述通訊作者。
編輯：徐瑞霞