التمثيلات المستمرة لبيانات التعبير الجيني عبر الزمن

نقدم خوارزميات لتحليل بيانات التعبير الجيني عبر الزمن تسمح بالتقدير المنهجي للنقاط الزمنية غير الملاحظة، والتجميع، ومحاذاة مجموعات البيانات. يتم نمذجة كل ملف تعبير كأداة مكعبة (متعددة الحدود بجزء واحد) يتم تقديرها من البيانات الملاحظة، وتؤثر كل نقطة زمنية على منحنى التعبير العام السلس. نحن نفرض قيوداً على معاملات الأداة للجينات في نفس الفئة لتكون لها أنماط تعبير مشابهة، مع السماح أيضاً بمعاملات محددة للجينات. نظهر أن النقاط الزمنية غير الملاحظة يمكن إعادة بنائها باستخدام طريقتنا مع تقليل الخطأ بنسبة 10-15% مقارنة بأفضل الطرق السابقة. تعمل خوارزمية التجميع لدينا مباشرة على التمثيلات المستمرة لملفات التعبير الجيني، ونظهر أن ذلك فعال بشكل خاص عند تطبيقه على البيانات العشوائية غير المتساوية. تتجنب خوارزمية المحاذاة المستمرة لدينا أيضاً الصعوبات التي تواجهها الأساليب المتقطعة. على وجه الخصوص، تسمح طريقتنا بالتحكم في عدد درجات الحرية للانحناء من خلال تحديد وظائف مبرمجة، مما يساعد على تجنب الإفراط في التكيف. نظهر أن خوارزمية لدينا تنتج محاذاة مستقرة ومنخفضة الخطأ على بيانات التعبير الحقيقية ونظهر أيضاً تطبيقاً محدداً لبيانات انقطاع الخميرة التي تنتج نتائج ذات مغزى بيولوجياً.