面向阿尔茨海默症的多维度多组学数据融合挖掘方法研究
批准号:
62072173
项目类别:
面上项目
资助金额:
57.0 万元
负责人:
毕夏安
依托单位:
学科分类:
生物信息计算与数字健康
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
毕夏安
中文摘要
探索阿尔茨海默症(AD)的多层次发病机制有利于疾病的诊断和预防,同时也是老龄化社会急需研究的重要课题。本项目基于不同组学数据之间的互补性特点,对病变脑区、风险基因和异常蛋白等发病因素进行整合,形成宏观—微观—宏观的研究回路,深入研究AD的多层次发病机制:基于影像组数据提出脑网络动态分析方法,从宏观层面揭示AD不同发病阶段的脑网络演变模式;融合影像组和基因组数据,从宏观到微观挖掘AD脑网络演变与风险基因的关联模式;利用蛋白组数据构建风险基因相关的蛋白质网络,设计异质网络分析技术,从微观到宏观探究AD发病过程中蛋白质网络对脑网络的调控模式;设计大数据存储与分析框架,完善多组学数据融合分析模型与算法,基于不同高性能平台设计数据划分与调度策略,达到数据、算法、平台的最优组合。本研究有助于发现AD新的药物靶点,提供特色化治疗方案,推动数字健康和精准医疗技术的发展。
英文摘要
Exploring the multi-level pathogenesis of Alzheimer’s disease (AD) is conducive to the diagnosis and prevention of the disease, and it is also an important topic in the aging society. Based on the complementary characteristics of different omics data, this project integrates multiple morbigenous factors including diseased brain regions, risk genes and abnormal proteins to form a macroscopic-microcosmic-macroscopic research loop, and to further delve into the multi-level pathogenesis of AD. For the neuroimaging data, the dynamic analysis technology of brain network is designed to reveal the evolution pattern of brain network in different stages of AD from the macroscopic level. The neuroimaging and genomic data are fused to detect the association pattern between diseased brain regions and risk genes in AD from macroscopic to microcosmic level. The proteome data is used to construct the protein network related with risk genes, and the heterogeneous network analysis technology is designed to explore the regulation pattern of protein network on brain network in the process of AD from microcosmic to macroscopic level. The data storage and analysis framework is designed, and the multi-omics data fusion models and algorithms are improved. Based on the different high-performance platform, the efficient data partitioning and scheduling strategy is designed to achieve the optimal combination of data, algorithms and platforms. This study is helpful to find new drug targets, provide characteristic treatment programs for AD, and promote the development of digital health and precision medical technology.
近年来,阿尔茨海默症的研究得到了越来越广泛的关注,其中的难点是多层次发病机制的探索。本项目基于多组学数据的互补性特点,开发了一系列智能学习算法为相关疾病的早期诊断和精准治疗提供了新思路。研究主要从以下几个方面展开:首先,通过多模态影像组数据提出了脑网络的分析方法,揭示了在不同发病阶段的脑网络演变模式和区别性特征;其次,结合影像组和基因组数据,揭示了病变脑区的基因调控机制,为理解脑功能障碍的遗传学基础提供了新的思路;最后,进一步研究蛋白质网络在不同疾病阶段的调控作用,进而识别出在基因-脑区调控过程中发挥重要作用的关键蛋白质分子,为寻找药物靶点提供了丰富、明确的理论依据。在整个研究进程中,本研究始终致力于开发灵活、通用的多组学数据分析框架,本研究的成果可以作为理论依据或技术参考被进一步推广到更丰富的数据集中。.研究团队先后发表SCI论文16篇,申请国家发明专利2项,获软件著作权2项,超额完成既定目标。重要成果包括:一、提出基于多模态影像数据的脑网络分析技术,通过结构与功能连接网络的数学建模,设计了模式挖掘方法以精准定位病变脑区和异常脑连接,也为生物医学数据融合与挖掘探索了一般思路与通用框架。二、基于多层次发病机制构建了数学模型,进而设计了可编程可解释的深度学习算法,进而实现影像基因组学数据的模式挖掘,以及与病变脑区具有潜在关联的风险基因检测。三、进一步拓展研究范围,基于异质网络分析技术探讨蛋白质、基因和脑区之间的关联机制,将算法在不同性能的计算平台上进行迭代优化,最终投入实际应用。项目所取得的成果可为脑疾病机制研究与临床诊疗提供技术支持,助力精准医疗发展。
基于多层次图注意力的阿尔茨海默症诊断与病因模式挖掘
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批准号:2026JJ50234
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2026
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负责人:毕夏安
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依托单位:
基于图卷积生成对抗网络的阿尔茨海默症风险预测研究
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批准号:2023JJ30410
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2023
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负责人:毕夏安
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依托单位:
基于多组学数据智能学习方法的阿尔茨海默症诊断与预测
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批准号:62372169
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项目类别:面上项目
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资助金额:50万元
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批准年份:2023
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负责人:毕夏安
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依托单位:
随机集群技术在多模态脑科学大数据分析中的应用研究
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批准号:2020JJ4432
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2020
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负责人:毕夏安
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依托单位:
基于聚类分析的高性能包分类技术研究
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批准号:61502167
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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:2015
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负责人:毕夏安
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依托单位:
国内基金
海外基金