1.一種評價生物分子網(wǎng)絡中藥物對模塊間關系的影響的方法,所述方法包括以下步驟:
(1)以節(jié)點數(shù)目≥3為標準,分別對于疾病相關的藥物干預前的生物分子網(wǎng)絡和藥物干預后的生物分子網(wǎng)絡進行模塊的識別,以獲得藥物干預前的生物分子網(wǎng)絡的一組模塊和藥物干預后的生物分子網(wǎng)絡的一組模塊;
(2)對于步驟(1)獲得的兩組模塊,分別獲得每組模塊中任意兩個模塊的模塊間協(xié)調(diào)系數(shù);
(3),基于步驟(2)獲得的模塊間協(xié)調(diào)系數(shù),分別構(gòu)建以模塊為單位的模塊網(wǎng)絡,以獲得藥物干預前的模塊網(wǎng)絡和藥物干預后的模塊網(wǎng)絡;和
(4-1)針對步驟(3)獲得的兩個模塊網(wǎng)絡,以一個或多個拓撲參數(shù)計算藥物干預前后模塊網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)變化;或者
(4-2)針對步驟(3)獲得的兩個模塊網(wǎng)絡,通過度量模塊重要性的方法識別連接子,計算連接子離解率。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法,其特征在于,在步驟(1)中,生物分子網(wǎng)絡為蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡、基因共表達網(wǎng)絡、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡、生物代謝網(wǎng)絡、表觀遺傳網(wǎng)絡、表型網(wǎng)絡或信號傳導網(wǎng)絡等;
優(yōu)選地,所述生物分子網(wǎng)絡中的生物分子為基因和/或蛋白;
優(yōu)選地,所述生物分子網(wǎng)絡為蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡、基因共表達網(wǎng)絡、基因轉(zhuǎn)錄調(diào)控網(wǎng)絡或信號傳導網(wǎng)絡;
更優(yōu)選地,所述生物分子網(wǎng)絡為蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡或基因共表達網(wǎng)絡。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法,其特征在于,在步驟(1)中,所述生物分子網(wǎng)絡由50-10000個節(jié)點和100-100000條邊組成;優(yōu)選由100-8000個節(jié)點和500-80000條邊組成;更優(yōu)選由300-5000個節(jié)點和1000-50000條邊組成。
4.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟(1)中,通過聚類、啟發(fā)式算法或基于先驗知識的方法進行模塊的識別。
5.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟(2)中,所述模塊間協(xié)調(diào)系數(shù)通過模塊間直接聯(lián)系參數(shù)和模塊間間接聯(lián)系參數(shù)的加權求和計算得到,計算公式為:
IMCC=α.DC+β.IDC
上式中,DC代表模塊間直接聯(lián)系參數(shù),IDC代表模塊間間接聯(lián)系參數(shù),α和β分別為DC和IDC的加權系數(shù);
其中,DC基于模塊間的邊的數(shù)量和權重計算并經(jīng)超幾何分布檢驗和/或介值法篩選得到;優(yōu)選地,通過計算模塊間邊的權重和、模塊間邊的數(shù)目或模塊間邊的權重的平均值并經(jīng)超幾何分布檢驗和/或介值法篩選得到DC;
其中IDC基于由中介節(jié)點構(gòu)成的模塊間的路徑計算并經(jīng)超幾何分布檢驗和/或介值法篩選得到;優(yōu)選地,通過計算一致性得分(CT)或路徑強度(SP)或模塊間重疊節(jié)點數(shù)量,并經(jīng)超幾何分布檢驗和/或介值法篩選得到IDC;
其中,加權系數(shù)α和β通過如下方式確定:以α+β=1為標準,以二者分別5-20個不同取值計算相應的IMCC值(即得到5-20個IMCC值),而后分別將這5-20個IMCC值與生物學數(shù)據(jù)庫(KEGG或Gene Ontology)中的模塊分類進行數(shù)據(jù)擬合,選擇擬合度最高的α和β值。
6.根據(jù)權利要求1至3中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟(2)中,所述模塊間協(xié)調(diào)系數(shù)通過模塊間直接聯(lián)系參數(shù)和模塊間間接聯(lián)系參數(shù)的不加權求和計算得到,計算公式為:
IMCC=DC+IDC
上式中,DC代表模塊間直接聯(lián)系參數(shù),IDC代表模塊間間接聯(lián)系參數(shù);
其中,DC基于模塊間的邊的數(shù)量和權重計算并經(jīng)超幾何分布檢驗和/或介值法篩選得到;優(yōu)選地,通過計算模塊間邊的權重和、模塊間邊的數(shù)目或模塊間邊的權重的平均值并經(jīng)超幾何分布檢驗和/或介值法篩選得到DC;
其中IDC基于由中介節(jié)點構(gòu)成的模塊間的路徑計算并經(jīng)超幾何分布檢驗和/或介值法篩選得到;優(yōu)選地,通過計算一致性得分(CT)或路徑強度(SP)或模塊間重疊節(jié)點數(shù)量并經(jīng)超幾何分布檢驗和/或介值法篩選得到IDC。
7.根據(jù)權利要求1至6中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟(3)中,通過以下方式構(gòu)建模塊網(wǎng)絡:
以每個模塊為節(jié)點,以任意兩個模塊之間的IMCC值作為兩個模塊之間的邊,構(gòu)建模塊網(wǎng)絡。
8.根據(jù)權利要求1至7中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟(4-1)中,所述拓撲參數(shù)為基于邊權重的拓撲參數(shù)、基于拓撲構(gòu)型的拓撲參數(shù)和基于邊數(shù)量的拓撲參數(shù)中的至少一種;
優(yōu)選地,所述拓撲參數(shù)為選自網(wǎng)絡密度、網(wǎng)絡中心性、平均權重、特征路徑長度、平均鄰接節(jié)點數(shù)、網(wǎng)絡直徑、聚類系數(shù)和平均介數(shù)中心性中的一種或多種;
優(yōu)選地,采用包括網(wǎng)絡中心性和平均權重的至少3種拓撲參數(shù);
更優(yōu)選地,采用網(wǎng)絡密度、網(wǎng)絡中心性和平均權重的組合計算藥物干預前后模塊網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)變化。
9.根據(jù)權利要求1至8中任一項所述的方法,其特征在于,在步驟(4-2)中,所述度量模塊重要性的方法為選自介數(shù)中心性、邊權重分布、度分布、中心性度量、信息流分析和瓶頸識別中的一種或多種。
10.根據(jù)權利要求1至9中任一項所述的方法,其特征在于,在所述步驟(4-2)中,連接子離解率通過以下公式計算:
其中nA是藥物干預前的模塊對內(nèi)模塊的數(shù)量(nA=2),nB是藥物干預后所述模塊對離解后的模塊數(shù)量,NA和NB分別是藥物干預前(A狀態(tài))和藥物干預后(B狀態(tài))的網(wǎng)絡內(nèi)總模塊數(shù)。