复杂系统与网络的数学表示12 / 17
生物医学中的网络类型
下表按“节点是什么、边是什么、数据从哪里来、边具有什么性质”整理生物医学研究中常见的网络。“边的性质”一列最重要：它决定了哪些指标有意义、哪些解释站得住。
| 类别 | 节点 | 边 | 典型数据来源 | 方向 / 权重 / 符号 | 边的证据性质 | 相关专题 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| 蛋白质相互作用（PPI） | 蛋白质 | 物理结合 | 酵母双杂交、亲和纯化–质谱；STRING、BioGRID、IntAct、HuRI | 无向；可按置信度加权 | 物理接触（但未必在同一组织、同一时间发生） | 生物分子网络与拓扑特征 |
| 基因调控网络（GRN） | 转录因子、靶基因 | 调控关系 | ChIP-seq、扰动实验、表达谱推断；TRRUST | 有向；常带符号（激活/抑制） | 直接调控（实验）或推断的调控 | 生物分子网络与拓扑特征、基因调控网络推断与共表达分析 |
| 信号转导网络 | 蛋白、激酶、受体 | 磷酸化、激活、抑制 | 通路数据库（Reactome、KEGG）、磷酸化蛋白组 | 有向、带符号 | 生化机制 | 网络可控性与稳定性 |
| 代谢网络 | 代谢物（与反应） | 生化反应 | KEGG、Reactome、BiGG 基因组规模模型 | 有向或混合；本质上是代谢物–反应二分图或超图 | 化学计量关系 | 生物分子网络与拓扑特征 |
| 共表达网络 | 基因 | 表达谱相关 | RNA-seq、芯片；GEO、TCGA | 无向、加权、可带符号 | 统计关联 | 基因调控网络推断与共表达分析 |
| 遗传相互作用网络 | 基因 | 双突变表型偏离（如合成致死） | 酵母双突变筛选、CRISPR 组合筛选 | 无向、带符号（正/负上位） | 功能关系，非物理接触 | 生物分子网络与拓扑特征 |
| 神经元连接组 | 神经元 | 化学突触、电突触 | 电子显微镜重建（线虫、果蝇） | 化学突触有向、按突触数加权；电突触无向 | 解剖结构 | 脑连接组：结构与功能连接 |
| 宏观结构脑网络 | 脑区 | 白质纤维束 | 弥散 MRI 纤维追踪 | 无向（追踪无法判断方向）、加权 | 解剖结构的间接估计 | 脑连接组：结构与功能连接 |
| 功能脑网络 | 脑区 | 信号的时间相关 | fMRI、EEG/MEG | 无向、加权、带符号 | 统计关联 | 脑连接组：结构与功能连接、动态功能连接与多层脑网络 |
| 症状网络 | 症状 | 症状间的偏相关 | 临床量表、问卷、经验取样 | 横断面：无向、加权、带符号；时间序列：有向 | 统计关联（条件依赖） | 症状网络与网络精神病学 |
| 疾病–基因网络 | 疾病、基因 | 遗传关联 | OMIM、DisGeNET、GWAS Catalog | 二分 | 遗传学证据，强弱不一 | 疾病模块、网络邻近度与药物重定位 |
| 药物–靶点–疾病网络 | 药物、靶点、疾病 | 药物作用于靶点、基因与疾病关联 | DrugBank、DGIdb、ChEMBL、DisGeNET | 多部、可加权（亲和力） | 药理学实验与注释 | 疾病模块、网络邻近度与药物重定位 |
| 接触与传播网络 | 个体（患者、医护） | 接触或传播事件 | 接触追踪、可穿戴传感器、病原体基因组 | 时间网络；传播树有向 | 观测到的接触或推断的传播 | 网络上的传播与免疫 |
| 微生物共现网络 | 微生物类群 | 丰度共变 | 16S、宏基因组 | 无向、带符号 | 统计关联（受成分数据影响） | 网络构建与统计验证 |
| 生物医学知识图谱 | 基因、药物、疾病、表型等多类实体 | 多种语义关系 | 多数据库整合、文本挖掘 | 异质、多关系 | 混合证据 | 疾病模块、网络邻近度与药物重定位 |