【技术实现步骤摘要】
本申请涉及基因工程，特别是涉及一种基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法、装置、设备及介质。
技术介绍
1、单细胞rna（ribonucleicacid）测序（single-cell rna-sequencing，scrna-seq）技术在研究基因表达水平上配体-受体相互作用介导的细胞间通讯方面展现出巨大潜力。目前，已开发多种方法，旨在根据基因表达和基因间相关性直接预测两种细胞类型之间的活跃配体-受体对。然而，由于生物途径的复杂交织特性，仅通过检查配体和受体基因的表达水平，并不能可靠地捕获介导细胞间通讯的激活信号传导途径。为了更进一步，nichenet（nichenet是一个计算不同细胞间相互作用的r包）和cellcall（cellcall是一种单细胞数据细胞间通讯分析工具）等工具致力于识别配体-受体对及其下游基因，但现有方法在利用生物学途径推断细胞间通讯方面仍存在局限，因为配体-受体介导的细胞间通讯依赖于特定信号通路的激活。因此，准确模拟细胞间的配体-受体信号通路以推断细胞间通讯仍是一个重大挑战。
技术实现思路
1、本申请的目的是提供一种基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法、装置、设备及介质，以准确模拟细胞间的配体-受体信号通路以推断细胞间通讯。
2、为实现上述目的，本申请提供了如下方案。
3、第一方面，本申请提供了一种基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，包括：
4、从细胞类型数据库获取源细胞类型的各个细胞的基因表达数据
5、从细胞类型数据库获取目标细胞类型的各个细胞的基因表达数据，作为目标基因表达数据；
6、基于配体-受体相互作用知识图谱，获得源细胞类型和目标细胞类型之间存在相互作用关系的各个通路，构建通路集合；
7、以传输总成本最小化为目标，采用sckgot（single cell knowledge graphoptimal transport，单细胞知识图优化传输）算法确定通路集合中每个通路的最佳传输成本矩阵。
8、第二方面，本申请提供了一种基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断装置，所述基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断装置应用上述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，所述基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断装置，包括：
9、源基因表达数据获取模块，用于从细胞类型数据库获取源细胞类型的各个细胞的基因表达数据，作为源基因表达数据；
10、目标基因表达数据获取模块，用于从细胞类型数据库获取目标细胞类型的各个细胞的基因表达数据，作为目标基因表达数据；
11、候选通路获取模块，用于基于配体-受体相互作用知识图谱，获得源细胞类型和目标细胞类型之间存在相互作用关系的各个通路，构建通路集合；
12、通路优化模块，用于以传输总成本最小化为目标，采用sckgot算法确定通路集合中每个通路的最佳传输成本矩阵。
13、第三方面，本申请提供了一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现上述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法。
14、第四方面，本申请提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法。
15、根据本申请提供的具体实施例，本申请具有了以下技术效果。
16、本申请提供了一种基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法、装置、设备及介质，本申请根据细胞类型数据库找到源细胞类型中不同细胞的源基因表达数据和目标细胞类型中不同细胞的目标基因表数据。根据配体-受体相互作用知识图谱，筛选出通路，构建通路集合。接着以传输总成本最小化为目标，采用sckgot算法确定通路集合中每个通路的最佳传输成本矩阵，能够更便捷地推断细胞间的通路，实现准确模拟细胞间的配体-受体信号通路以推断细胞间通讯。
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1.一种基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，配体-受体相互作用知识图谱采用如下方式构建：
3.根据权利要求2所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，不同来源的数据集包括：人肝芽scRNA-seq数据集、人胚胎scRNA-seq数据集、人肝肿瘤scRNA-seq数据集、人肺scRNA-seq数据集、人胎盘scRNA-seq数据集、小鼠乳腺scRNA-seq数据集、小鼠脊髓scRNA-seq数据集和小鼠大脑scRNA-seq数据集。
4.根据权利要求1所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，计算传输总成本的公式为：
5.根据权利要求1所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，采用scKGOT算法确定通路集合中每个通路的最佳传输成本矩阵的过程中，传输成本矩阵的更新公式为：
6.根据权利要求1所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征
7.根据权利要求1所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，以传输总成本最小化为目标，采用scKGOT算法确定通路集合中每个通路的最佳传输成本矩阵，之后还包括：
8.一种基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断装置，其特征在于，所述基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断装置应用权利要求1-7任一项所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，所述基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断装置，包括：
9.一种计算机设备，包括：存储器、处理器以及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序以实现权利要求1-7中任一项所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，配体-受体相互作用知识图谱采用如下方式构建：
3.根据权利要求2所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，不同来源的数据集包括：人肝芽scrna-seq数据集、人胚胎scrna-seq数据集、人肝肿瘤scrna-seq数据集、人肺scrna-seq数据集、人胎盘scrna-seq数据集、小鼠乳腺scrna-seq数据集、小鼠脊髓scrna-seq数据集和小鼠大脑scrna-seq数据集。
4.根据权利要求1所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，计算传输总成本的公式为：
5.根据权利要求1所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断方法，其特征在于，采用sckgot算法确定通路集合中每个通路的最佳传输成本矩阵的过程中，传输成本矩阵的更新公式为：
6.根据权利要求1所述的基于知识图谱最佳传输的细胞间信号传导推断...
【专利技术属性】
技术研发人员：范骁辉，邵鑫，陈华钧，戴亿郑，杨海宏，
申请(专利权)人：浙江大学长三角智慧绿洲创新中心，
类型：发明
国别省市：
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