[发明专利]一种基于相似性和低秩矩阵填充的微生物-疾病关系预测方法

权利要求书

1.一种基于相似性和低秩矩阵填充的微生物-疾病关系预测方法,其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建疾病功能相似性矩阵D_funsim、疾病的表征相似性矩阵D_symsim、疾病高斯核相似性矩阵K_GIP,d和微生物高斯核相似性矩阵K_GIP,m；

步骤2：集成疾病功能相似性矩阵D_funsim、疾病的表征相似性矩阵D_symsim和疾病高斯核相似性矩阵K_GIP,d，得到最终的疾病相似性矩阵S_d；

步骤3：根据微生物寄生组织信息对微生物高斯核相似性矩阵K_GIP,m进行调节处理，得到最终的微生物相似性矩阵S_m；

步骤4：根据获取微生物相似性矩阵S_m和疾病相似性矩阵S_d对不存在任何已知的关联关系的微生物/疾病的关联关系进行初始化处理；

步骤5：利用已知的微生物-疾病关联关系将微生物相似性网络和疾病相似性网络连接起来构建一个双层的异构网络，基于此异构网络的邻接矩阵利用低秩矩阵填充方法对微生物-疾病对的关联关系进行预测。

2.根据权利要求1所述的一种基于相似性和低秩矩阵填充的微生物-疾病关系预测方法，其特征在于，所述步骤1中，首先根据已知的疾病-基因关系和基因—基因的功能相似性计算两种疾病之间的功能相似性，然后由所有疾病两两之间的功能相似性构建疾病功能相似性矩阵D_funsim；

对于任意两种疾病d_i和d_j，其功能相似性计算公式如下：

其中，G_i＝{g_i1,g_i2,......,g_iM}和G_j＝{g_j1,g_j2,......,g_jN}分别为与疾病d_i和d_j相关联的基因集合，M和N分别为基因集合G_i和G_j中的基因数目；为基因g_im与基因集合G_j的功能相似性值，为基因g_jn与基因集合G_i的功能相似性值，其计算公式如下：

其中F(g_im,g_jn)为基因g_im和g_jn之间的功能相似性值，在HumanNet数据库提供了基于对数似然函数的基因之间的功能相似性值计算方式：

F(g_im,g_jn)＝LLS(g_im,g_jn)

其中，LLS表示对数似然函数。

3.根据权利要求1所述的一种基于相似性和低秩矩阵填充的微生物-疾病关系预测方法，其特征在于，所述步骤1中，首先根据疾病的表征信息来计算两种疾病之间的表征相似性，然后由所有疾病两两之间的表征相似性构建疾病表征相似性矩阵D_symsim；

对于任意两种疾病d_i和d_j，其表征相似性计算公式如下：

其中，w_i,l和w_j,l分别表示疾病d_i和d_j与表征f_l之间的权重，通过0到1之间的值来表示，w_i,l的具体计算公式如下：

其中，W_il用于表示疾病d_i是否存在表征f_l，如果存在则为1，否则为0；N_d和n_l分别代表总的疾病数量和存在表征f_l的疾病数量。