[发明专利]疾病相关miRNA预测系统

说明书

本申请公开了一种疾病相关miRNA预测系统，包括数据采集模块、数据处理模块和预测模块。数据采集模块用于获取疾病样本数据、疾病‑miRNA关系数据、疾病‑基因关系数据、基因相互作用数据和miRNA‑基因相互作用数据；数据处理模块用于根据数据采集模块获取的数据构建miRNA‑基因‑疾病异构信息网络，并通过多任务矩阵分解处理miRNA‑基因‑疾病异构信息网络得到疾病、基因、miRNA最终表示特征；预测模块用于根据疾病最终表示特征和miRNA最终表示特征预测疾病相关miRNA。本申请可有效结合基因信息和已知疾病相关miRNA进行预测，提升疾病相关miRNA预测性能。

技术领域

本申请涉及系统生物学技术领域，特别是涉及一种疾病相关miRNA预测系统。

背景技术

miRNA(microRNA，微小核糖核酸)是一种小型，内生，单链，非编码RNAs，其大小长约20～25个核苷酸。它主要通过绑定靶基因的30-untraslated区域来抑制携带遗传信息的信使核糖核酸mRNA的表达，从而导致mRNA的卵裂或翻译抑制。越来越多的证据表明miRNAs在转录后水平起正调控的作用，这是疾病发展的关键点。越来越多的实验证据表明，miRNA突变的功能障碍、miRNA和靶基因生物合成的失调均会导致各种各样的疾病。

因此，识别miRNA与疾病之间的关系是一个重要的问题。利用生物实验的方法来验证miRNA与疾病之间的相关性有很多的瓶颈，如所耗费时间较长、设备要求高、成本高等。随着高通量测序技术的迅猛发展，其已经成为基因表达和转录组分析的重要手段，为很多核糖核酸RNA分子提供到了有意义的信息。利用高通量测序数据，计算方法可以作为生物实验验证的补充。计算方法可以在短时间内获得潜在的疾病miRNA链接，能够减少生物实验工作量。然而，这些新的计算方法依然面临着很多挑战。首先，通过生物实验往往只能证明一个miRNA与疾病相关，而难以说明miRNA与疾病完全无关。因此，只能获得正样本，而难以获得负样本。其次，当一个新的miRNA被发现时，无法获得相关的其它信息，现有计算方法很难推断miRNA相关的疾病。

现有的疾病相关miRNA预测方法主要可以分为两类。第一，利用miRNA对靶基因表达的调控这一事实，这类方法利用miRNA基因关系和疾病基因关系预测疾病相关的miRNA。第二，利用现有的疾病相关miRNA关系构建疾病-miRNA异构信息网络，然后进行新的miRNA-疾病关系推断。这类方法被提出的依据是具有相似功能的miRNA往往与相似的疾病相关，反之亦然。尽管目前已经展开了对疾病相关miRNA预测的研究，但如何结合基因信息和已知疾病相关miRNA进一步提升疾病相关miRNA预测性能，是所属领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种疾病相关miRNA预测系统，可以有效结合基因信息和已知疾病相关miRNA进行预测，提升疾病相关miRNA预测性能。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供以下技术方案：

本发明实施例提供了一种疾病相关miRNA预测系统，包括数据采集模块、数据处理模块和预测模块；

所述数据采集模块用于获取疾病样本数据、疾病-miRNA关系数据、疾病-基因关系数据、基因相互作用数据和miRNA-基因相互作用数据；

所述数据处理模块用于根据所述数据采集模块获取的数据构建miRNA-基因-疾病异构信息网络，并通过多任务矩阵分解方法和所述miRNA-基因-疾病异构信息网络得到疾病、基因、miRNA最终表示特征；

所述预测模块用于根据疾病最终表示特征和miRNA最终表示特征预测疾病相关miRNA。

可选的，所述数据处理模块包括疾病语义相似性计算子模块；

所述疾病语义相似性计算子模块用于根据所述疾病样本数据、利用有向无环图的层次结构计算各疾病间的疾病语义相似性。