利用同态加密实现全基因组关联分析
应用统计
2019-08-02 v3 密码学与安全
基因组学
摘要
研究基因如何影响人类性状的一种方法是全基因组关联研究（GWAS）。GWAS中使用被称为单核苷酸多态性（SNP）的遗传标记。这引发了隐私和安全方面的担忧，因为这些遗传标记可用于唯一识别个体。由于需要大量SNP才能产生可靠结果，而这在更高风险下损害参与者隐私，该问题进一步加剧。我们描述了一种使用同态加密（HE）在安全私密环境下执行GWAS的方法。本工作基于一种提出的算法。我们的解决方案主要涉及同态加密矩阵运算和合适的近似，将半并行GWAS算法适配于HE。我们利用CKKS加密方案的复数空间来增加可打包进一个密文内的SNP数量。我们还开发了一个管理密文的缓存模块，以降低内存占用。我们在两个HE开源库HEAAN和SEAL上实现了我们的方案。对于包含个样本、个协变量和个SNP的数据集，我们的最佳实现耗时分钟。我们证明了通过合适的近似，利用同态加密实现GWAS是可行的。
引用
@article{arxiv.1902.04303,
title = {Achieving GWAS with Homomorphic Encryption},
author = {Jun Jie Sim and Fook Mun Chan and Shibin Chen and Benjamin Hong Meng Tan and Khin Mi Mi Aung},
journal= {arXiv preprint arXiv:1902.04303},
year = {2019}
}