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生物体中的蛋白质组逆问题的贝叶斯解是什么?主要作用是什么? 生物体中的细胞根据其临床状态(例如健康/病理)释放不同数量的

作者:知史通今

生物体中的蛋白质组逆问题的贝叶斯解是什么?主要作用是什么?

生物体中的细胞根据其临床状态(例如健康/病理)释放不同数量的蛋白质。由此产生的蛋白质组学概况可用于早期检测、诊断和治疗计划。

生物体的细胞会根据其临床状态(例如,由基因改造或功能障碍引起的正常/疯狂、药物的有效性/无效性)释放不同数量的蛋白质。在蛋白质组学中,分析活检样本中的生物体液(例如血液或尿液)中的分泌蛋白或细胞蛋白质组。由此产生的蛋白质组学概况,即收集到的有关蛋白质浓度的信息,可用于诊断、早期检测、治疗计划和随访、药物开发等。

由于被称为生物标志物的鉴别蛋白的浓度小且可变,蛋白质组学谱的重建仍然是一个挑战,生物标志物存在于大量蛋白质中,丰度比高达100000000,因此需要有效识别分子图谱上的生物标志物

在样品制备和仪器(如液相色谱法(LC)和质谱法(MS))中使用级联步骤引入了几个可变性来源:用移液器手动从试管中提取血清;胰蛋白酶消化是一个具有随机行为的动力学过程;数据采集受到电噪声的干扰,仅举三个来源。因此,构成所获取数据的峰状形状在每个实验中都不同,例如,在形式和位置上。

尽管LC-MS串联的可变性,它仍然是蛋白质组学中最常用的技术,可靠的诊断必须有效地整合可变性,并且对其具有稳健性,无论是技术性质还是生物学性质。

重建任务已通过多种方法解决:非参数方法,例如峰下面积、PLS、N-PLS、PARAFAC和其中的参考文献、MRCQuant、MZmine、VIPER,基于确定性最小二乘拟合或其他统计估计的参数方法,例如使用贝叶斯推理。重建的配置文件可用于比较不同状态的差异分析。它们还可以用于已显示特异性和敏感性的诊断,特别是在形态学症状爆发之前的早期疾病检测。

分类制定为逆问题的解决方案,任务是有效和稳健地反转分析工作流程,以便尽可能正确地检索有关蛋白质的信息。通过输出数据间接观察工作流程输入处的未知临床状态(类别)。

反转底层物理模型将提供对该类的估计,贝叶斯统计很好地适应了这一困难,因为可变性的工具和生物来源是通过概率分布建模的,将知识和信念转化为过程。此外,未知变量在贝叶斯意义上是最佳自校准的。

将分类数据与每个类别的代表数据相对于所考虑的特征进行比较,并通过最小化特征空间中的距离函数来做出决定。通过这样做,最终结果,即数据的特征,被用作每个类的特征参数。

估计与分类数据相关的蛋白质浓度,然后根据训练集中的估计值进行回归,请注意,可以通过返回浓度估计值的任何方法或估计函数来执行估计。这可能包括通过反演的量化步骤,这导致在参数空间中工作,或者——就像在蛋白质组学的最新水平一样——通过几个连续的估计(噪声过滤,然后是峰识别,然后是肽识别,在这个肽量化之后,等等)。

一样——通过几个连续的估计(噪声过滤,然后是峰识别,然后是肽识别,在这个肽量化之后,等等),后者会导致在某些情况下可能非常重要的信息丢失:分类是在中间估计的序列上进行的,遗漏了层次结构级别之间可能的可变性和相关性来源。

“顺序方法”不限于逻辑回归,因为它也用于分类,例如蛋白质组学、化学超标测试、损坏信号的分类;划分方法,例如模糊C-means可以很容易地适应整合顺序分类。

估计是通过前向数据模型的反演来完成的,解释了从原因(输入,参数,这里:临床状态)到仪器(生物学,技术生物学,技术参数)的结果(输出,数据,此处:SRM光谱)。在其他几个可能的选择中,提出了一个用于估计过程的贝叶斯框架,它允许通过概率密度整合多个可变性来源,并允许给定概率模型的最优解。

由于多个参数构成了模型,贝叶斯框架将有助于分离和量化每个参数的不确定性,可以成功利用类、参数和数据之间的层次结构,因为贝叶斯理论特别适用于此:虽然每个单独的组件都增加了数据模型的复杂性,但不考虑它们会禁止利用它们的信息授予。因此,全球提出了问题的最优解,而不是连续的顺序估计。

逆向问题是关于根据结果评估原因,即在已知输出的情况下重建输入,为了找到最佳解决方案,所提出的方法考虑了各种信息来源:物理正演模型和数据,以及关于参数及其不确定性的先验知识。

融合这些来源依赖于贝叶斯推理,其中每个起作用的量都被赋予一个概率,并导致的所有变量的联合概率密度。如果能够在任一任务中对联合后验分布进行采样,则通过仅保留感兴趣变量的样本来完成边缘化。

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