NELDA:基于网络嵌入的lncRNA-疾病关联关系预测

作     者：李维娜 樊校楠 张绍武 LI Wei-Na;FAN Xiao-Nan;ZHANG Shao-Wu

作者机构：西北工业大学自动化学院信息融合技术教育部重点实验室西安710072 

出 版 物：《生物化学与生物物理进展》 (Progress In Biochemistry and Biophysics)

年 卷 期：2022年第49卷第7期

页      面：1369-1380页

核心收录：

学科分类：081203[工学-计算机应用技术] 08[工学] 0835[工学-软件工程] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金(61873202 62173271)资助项目 

主　　题：lncRNA-疾病关联 网络嵌入 深度自编码器 高质量负样本选取 

摘      要：目的 长非编码RNA (lncRNAs)参与多种重要的生物学过程并与各种人类疾病密切相关,因此,lncRNA-疾病关联预测研究有助于疾病的诊断、治疗和在分子水平理解人类疾病的发生发展机制。目前,大多数lncRNA-疾病关联预测方法倾向于浅层整合lncRNA和疾病的相关信息,忽略网络拓扑结构中的深层嵌入特征;另外通过随机选取lncRNA-疾病非关联对构建负样本训练集合,影响预测方法的鲁棒性。方法 本文提出一种基于网络嵌入的NELDA方法,预测潜在的lncRNA-疾病关联关系。NELDA首先利用lncRNA表达谱、疾病本体论和已知的lncRNA-疾病关联关系,构建lncRNA相似性网络、疾病相似性网络和lncRNA-疾病关联网络。然后,通过设计4个深度自编码器分别从lncRNA/疾病的相似性网络、lncRNA-疾病关联网络学习lncRNA和疾病的低维网络嵌入特征。串联lncRNA和疾病的相似性网络嵌入特征及lncRNA和疾病的关联网络嵌入特征,分别输入两个支持向量机分类器预测lncRNA-疾病关联。最后,采用加权融合策略融合两个支持向量机分类器的预测结果,给出lncRNA-疾病关联关系的最终预测结果。另外,根据已知的lncRNA-疾病关联对和疾病语义相似性,设计一种负样本选取策略构建可信度相对较高的lncRNA-疾病非关联对样本集,用以改善分类器的鲁棒性,该策略通过设计一种打分函数为每对lncRNA-疾病进行打分,选取得分较低的lncRNA-疾病对作为lncRNA-疾病非关联对样本(即负样本)。结果 十折交叉验证实验结果表明:NELDA能够有效预测lncRNA-疾病关联关系,其AUC达到0.982 7,比现有LDASR和LDNFSGB方法分别提高了0.062 7和0.020 7。另外,负样本选取策略与决策级加权融合策略能够有效改善NELDA预测性能。胃癌和乳腺癌案例研究中,29/40 (72.5%)预测的与胃癌和乳腺癌关联lncRNAs,在近期文献和公共数据库中能够发现相关的支撑证据。结论 这些实验结果表明,NELDA是一种有效的lncRNA-疾病关联关系预测方法,具有挖掘潜在lncRNA-疾病关联关系的能力。