Integrated Bayesian Deterministic and Probabilistic Modeling of Phenotype-Genotype Networks in the Metabolic System
Integrated Bayesian Deterministic and Probabilistic Modeling of Phenotype-Genotype Networks in the Metabolic System
批准号:
1312250
负责人:
Rachael Hageman Blair
金额:
$18.5万
依托单位:
依托单位国家:
美国
项目类别:
Continuing Grant
财政年份:
2013
资助国家:
美国
项目状态:
已结题
起止时间:
2013-08-01 至 2017-07-31
中文摘要
该项目为数学建模开发了一种全面的贝叶斯方法,该方法集成了不同的数据类型,考虑了模型的不确定性,并结合了关于生物系统的现有先验知识。贝叶斯模型整合了两种成熟的建模范式:(1)细胞代谢的确定性数学模型和(2)表型和基因型的因果图模型。这些建模范式被广泛使用,但存在重大局限性:确定性模型不能反映由酶的等位基因变异引起的通量的个体差异,而图形建模技术目前忽略了有关生化途径的所有先验信息。该项目通过整合不同形式的数据和变量来克服这些限制,这些数据和变量跨越基因组、转录组、代谢组和临床表型。应用集中于乳腺癌和皮肤癌细胞代谢的基因组尺度代谢重建,以寻找新的分子靶向治疗方法,副作用,并揭示疾病背后的复杂机制。该方法将在一个可公开获得的软件包中实施,该软件包是为具有最低数学和统计背景的用户设计的。了解基因如何影响代谢和调节功能对疾病的预防和治疗是重要的。基因在一定程度上解释了为什么有些人对药物治疗更有反应,而另一些人则没有反应或可能出现致命的副作用。高通量表型技术的进步使得分子性状的大规模测量成为可能。数学模型被广泛用于从高通量数据中阐明分子特征网络,并已成为系统生物学的重要工具。尽管取得了这些进展,但整合不同类型的数据仍然是一个主要挑战,它限制了我们充分利用后基因组学数据财富的能力,以获得知识和发现。该项目解决了这一挑战,代表了系统生物学的一个大胆的新方向,可以推广到不同的生物系统模型。这个项目的一个更广泛的影响是软件开发,它旨在通过在生物学家手中提供可访问的工具来弥合计算生物学和实验生物学之间的差距。
英文摘要
This project develops a comprehensive Bayesian methodology for mathematical modeling, which integrates across diverse data types, accounts for model uncertainty, and incorporates existing prior knowledge about the biological system. The Bayesian models integrate two well-established modeling paradigms: (1) deterministic mathematical models of cellular metabolism and (2) causal graphical models of phenotypes and genotypes. These modeling paradigms are widely used, but suffer major limitations: deterministic models do not reflect the individual variation in fluxes that result from allelic variation of enzymes, and graphical modeling techniques currently ignore all prior information about the biochemical pathway. This project overcomes these limitations by incorporating diverse forms of data and variables, which span the genome, transcriptome, metabolome, and clinical phenotypes. Applications focus on genome-scale metabolic reconstructions of breast and skin cancer cell metabolism to search out novel molecular targeted therapies, side-effects, and unravel the complex mechanisms underlying the disease. The methodology will be implemented in a publicly available software package, which is designed for users with a minimal background in mathematics and statistics. Understanding how genetics influences metabolic and regulatory function is important for the prevention and treatment of disease. Genetics explains in part why some people are more responsive to drug treatments, while others have no response or may experience deadly side effects. Advances in high-throughput phenotyping technologies have made large-scale measurements of molecular traits possible. Mathematical models are widely used to elucidate networks of molecular traits from high-throughput data, and have become important tools for systems biology. Despite this progress, integrating diverse types of data remains a major challenge that has limited our ability to take full advantage of the wealth of post-genomics data for knowledge and discovery. This project addresses this challenge and represents a bold new direction in systems biology, which can be generalized to model different biological systems. A broader impact of this project is the software development, which aims to bridge the gap between computational and experimental biology by putting accessible tools in the hands of the biologist.
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会议论文
QuBBD: Collaborative Research: Interactive Ensemble clustering for mixed data with application to mood disorders
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批准号:1557589
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项目类别:Standard Grant
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资助金额:$1.95万
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财政年份:2015
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负责人:Rachael Hageman Blair
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依托单位:
国内基金
海外基金
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基于 Bayesian 动态权重的脑出血早期风险预测模型方法研究
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批准号:JCZRQNB202600722
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项目类别:省市级项目
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资助金额:--
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批准年份:2026
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负责人:
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依托单位:
多元纵向数据与复发事件和终止事件的Bayesian联合模型研究
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批准号:82173628
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项目类别:面上项目
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资助金额:52万元
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批准年份:2021
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负责人:尹平
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依托单位:
三维地质模型约束下地球化学场的Bayesian-MCMC推断
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批准号:42072326
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2020
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负责人:张宝一
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依托单位:
基于Bayesian Kriging模型的压射机构稳健优化设计基础研究
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批准号:51875209
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项目类别:面上项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2018
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负责人:游东东
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依托单位:
X射线图像分析中的MCMC-Bayesian理论与计算方法研究
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批准号:U1830105
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项目类别:联合基金项目
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资助金额:62.0万元
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批准年份:2018
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负责人:李庆武
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依托单位:
基于Bayesian位移场的SAR图像精确配准方法研究
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批准号:41601345
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:19.0万元
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批准年份:2016
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负责人:丁明涛
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依托单位:
多结局Bayesian联合生存模型及糖尿病并发症预测研究
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批准号:81673274
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项目类别:面上项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2016
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负责人:余小金
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依托单位:
基于Meta流行病学和Bayesian方法构建针刺干预无偏倚风险效果评价体系研究
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批准号:81403276
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:23.0万元
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批准年份:2014
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负责人:杜亮
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依托单位:
BtoC电子商务中基于分层Bayesian网络的信任与声誉计算理论研究
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批准号:71302080
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2013
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负责人:田博
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依托单位:
基于Bayesian网络的坚硬顶板条件下煤与瓦斯突出预警控制机理研究
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批准号:51274089
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项目类别:面上项目
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资助金额:80.0万元
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批准年份:2012
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负责人:杨玉中
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依托单位: