16、系统基因扰动实验的定性推理研究

系统基因扰动实验的定性推理研究

在基因研究领域，推断基因间的调控关系是一项关键任务。本文将介绍一种新颖的定性推理方法，用于从系统基因扰动实验中推断基因间的调控关系。

1. 定性推理算法概述

该方法通过一组推理规则自动化检查每个基因扰动的影响，规则形式为“如果在数据中观察到某个特定条件，那么假设两个基因之间存在因果关系”。为了测试算法性能，使用了两个系统基因敲除实验的模拟数据集。第一个数据集由 Netsim 模拟器生成，第二个数据集来自 DREAM4 In Silico Network Challenge。

2. 数据处理与特征提取

• 实验数据可视化 ：图 1 展示了使用 NetSim 模拟器对 20 个基因的模拟网络进行系统基因敲除实验的测量结果，同时包含野生型实验的测量值。网格的行对应基因，列对应实验，每个方块的灰度与基因表达的归一化值成正比，从白色（无表达）到黑色（最大表达）。可以观察到，在大多数实验中，大多数基因的表达与野生型差异不大，只有少数情况下，敲除一个基因会对大量基因产生明显影响。这可能是因为调控网络属于无标度网络，具有少数高度连接的节点和大量松散连接的节点。此外，敲除在野生型实验中表达值较低的基因对其他基因没有明显影响。

graph LR
    A[基因敲除实验数据] --> B[可视化展示]
    B --> C{基因表达差异分析}
    C -->|差异大| D[可能存在调控关系]
    C -->|差异小| E[无明显调控关系]