2009 Fiscal Year Annual Research Report
大規模遺伝子ネットワークに適した階層型グリッドレイアウトアルゴリズムの研究
Project/Area Number |
08J11104
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
小島 要 The University of Tokyo, 大学院・情報理工学系研究科, 特別研究員(DC1)
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Keywords | 遺伝子制御ネットワーク / 状態空間モデル / 非等間隔時系列遺伝子発現データ / スパース学習 / イレッサ / 最適ベイジアンネットワーク構造探索 / モジュールネットワーク / Granger因果律 |
Research Abstract |
本年度は次の3つの成果を得た. (1)ベクトル自己回帰モデルを状態空間モデルの形で表現することで,既存のモデルの問題点である非等間隔時点の時系列データへの適用,測定誤差の考慮,推定ネットワークのモジュール性を仮定しないことの三点を可能とした統計モデルを提案し,遺伝子制御ネットワークの推定を行った.提案したモデルはパラメータ数がデータ数を越えるため,L1正則化によるスパース学習法をEMアルゴリズムに組み込んだ方法を導出し安定したパラメータの推定が可能にした.提案モデルの有効性は,ヒト正常肺細胞と,EGF受容体刺激により癌細胞を模倣したヒト肺細胞にイレッサを投与したものから測定された遺伝子発現データに適用することで評価した. (2)エッジの候補である上位構造が与えれたもとで,上位構造の部分グラフとなる最適ベイジアンネットワークを探索する新規アルゴリズムを開発した.このアルゴリズムは上位構造を30ノード前後のグラフに分割し,先祖制約と呼ばれる有向閉路を防ぐ制約条件の全ての組み合わせにおいて分割された上位構造での最適ネットワークを探索し,枝刈りを行いながら組み合わせ効率的に最適な部分グラフを得ることができる.条件付き最適構造推定問題において今までより一桁大きいネットワークの推定に成功した. (3)これまで時系列遺伝子発現データから遺伝子制御ネットワークを推定する方法としてGranger因果律に基づいたベクトル自己回帰モデルを用いる手法が提案されている.しかしながら,遺伝子集合間の制御ネットワークをGranger因果律に基づき推定する手法は,その定義さえも提案されていなかった.そこで,遺伝子集合間におけるGranger因果律を新たに定義し,偏正準相関分析を用いることで遺伝子集合間におけるGranger因果律の仮説検定を行う統計量とブロックブートストラップ法によるp値計算手法を提案した.
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Research Products
(4 results)
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[Journal Article] Identification of Granger causality between gene sets2010
Author(s)
Fujita, A., Sato, J.R., Kojima, K., Gomes, L.R., Nagasaki, M., Sogayar, M.C., Miyano, S
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Journal Title
Journal of Bioinformatics and Computational Biolog accepted
Peer Reviewed
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[Journal Article] A state space representation of VAR models with sparse learning for dynamic gene networks2009
Author(s)
Kojima, K., Yamaguchi, R., Imoto, S., Yamauchi, M., Nagasaki, M., Yoshida, R., Shimamura, T., Ueno, K., Higuchi, T., Gotoh, N., Miyano, S.
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Journal Title
Genome Informatics 22
Pages: 56-68
Peer Reviewed
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[Presentation] A state space representation of VAR models with sparse learning for dynamic gene ne2009
Author(s)
Kojima, K., Yamaguchi, R., Imoto, S., Yamauchi, M., Nagasaki, M., Yoshida, R., Shimamura, T., Ueno, K., Higuchi, T., Gotoh, N., Miyano, S
Organizer
International Workshop on Bioinformatics and Systems Biology
Place of Presentation
アメリカ合衆国マサチューセッツ州ボストン
Year and Date
2009-07-29