基因表达谱芯片的数据及分析.pdf

量蓐蓐^@ 世界华人消化杂志2006年1月8日;14(1):68—74 ?一婴!!!:塑璺堡!!竺?一?一?一~????~一???,一,??.一,??一??~,?一??,一?一???一~?.~一一一~一型曼竺望旦翌一一三整三生些唆墨,一一《赣糕凝螺滋镰鬣攀徽鬻鬻戮戮戮熬甏戮鬻鼗溅骥|糕《戮囊戮戮谶戮燃鬃戮萋琶| 基因表达谱芯片的数据分析吴斌,沈自尹●背景资料基因芯片技术的出现为生命科学的研究带来了革命性的变化。. 本文对基因芯片数据分析方法综述全面、系统,最重要的是对每一种方法进行了评吴斌,沈自尹,复旦大学华山医院中西医结合研究所上海市 200040 国家自然科学基金资助项目, 通讯作者:沈自尹,200040,@ 电话:021—62489999—631 收稿日期:2005一09—1O接受日期:2005—1 2—02 摘要基因芯片数据分析的目的就是从看似杂乱无序的数据中找出它固有的规律,本文根据数据分析的目的,从差异基因表达分析、聚类分析、判别分析以及其它分析等角度对芯片数据分析进行综述,并对每一种方法的优缺点进行评述,为正确选用基因芯片数据分析方法提供参考. 关键词:基因芯片;数据分析;差异基因表达;聚类分析:判别分析吴斌, 2006:14(1):68—74 009-3079,1 4, O引言基因芯片数据分析就是对从基因芯片高密度杂交点阵图中提取的杂交点荧光强度信号进行的定量分析,通过有效数据的筛选和相关基因表达谱的聚类,最终整合杂交点的生物学信息, ,如何解读芯片上成千上万个基因点的杂交信息,将无机的信息数据与有机的生命活动联系起来,阐释生命特征和规律以及基因的功能,是生物信息学研究的重要课题¨, 假如分类还没有形成,非监督分析和聚类方法是恰当的分析方法;假如分类已经存在,则监督分析和判别方法就比非监督分析和聚类方法更有效率。根据研究目的的不同[2'3J,我们对基因芯片数据分析方法分类如下:(1)差异基因表达分析:基因芯片可用于监测基因在不同组织样品中的表达差异,例如在正常细胞和肿瘤细胞中;(2)聚类分析:分析基因或样本之间的相互关系,使用的统计方法主要是聚类分析;(3) 判别分析:以某些在不同样品中表达差异显著的基因作为模版,通过判别分析就可建立有效的疾病诊断方法. expression,DE} 对于使用参照实验设计进行的重复实验,可以对 2样本的基因表达数据进行差异基因表达分析, 具体方法包括倍数分析、施验、方差分析等. (f01dchange,Fc)倍数分析是最早应用于基因芯片数据分析的方法【4】,该方法是通过对基因芯片的ratio值从大到小排序。ratio 是cy3/cy5的比值,又称R/—,,此阈值范围会根据可信区间应有所调整【5冉】.处理后得到的信息再根据不同要求以各种形式输出,如柱形图、饼形图、,节约研究成本;缺点是结论过于简单,很难发现更高层次功能的线索:除了有非常显著的倍数变化的基因外,其它变化小的基因的可靠性就值得怀疑了:这种方法对于预实验或实验初筛是可行的【7】.此外倍数取值是任意的,而且可能是不恰当的,例如,假如以2倍为标准筛选差异表达基因,有可能没有 1条入选,结果敏感性为0,同样也可能出现很多差异表达基因,结果使人认为倍数筛选法是在盲目的推测隅,9】. f检验似test)差异基因表达分析的另一种方法是f检验¨o】,当硅蛋过根据可信度选择的标准时, ,由于基因芯片成本昂贵, 重复实验又很费时,小样本的基因芯片实验是很常见的,,研究者提出了调节性f检验(regularized乒test),它是根据在基因表达水平和变异之间存在着相互关系,相似的基因表达水平有着相似的变异这个经验,应用贝叶斯条柳m. ·鬟篓轰统计方法,通过检测同一张芯片临近的其它基法是4种方法中最不严谨的方法,因此可能产生睁影响基因芯因表达水平,可以对任何基因的变异程