Μεθοδολογίες γράφων για τη διερεύνηση της ποικιλότητας σε ανoσογενετικά δεδομένα αλληλούχισης νέας γενιάς
Creators: name: Άιντ, Αλέξης Γιούσεφ
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Ανοσογενετική ποικιλότητα
Μεθοδολογίες γράφων
Διαδικτυακό εργαλείο
Immunogenetic diversity
Graph methodologies
Web tool

description: H ανοσογενετική ανάλυση επικεντρώνεται σε γονιδιακές ακολουθίες συγκεκριμένων υποδοχέων (ανοσοσφαιρίνες (Ig) και Τ κυτταρικούς υποδοχείς (TR) σε Β και Τ λεμφοκύτταρα) που χρησιμοποιούνται από τα λεμφοκύτταρα για την αναγνώριση και την αλληλεπίδραση με το μικρο-περιβάλλον. Για σωματικά κύτταρα, οι γενετικοί τόποι κωδικοποίησης για τα IG και TR υποβάλλονται σε μια σειρά συνδυαστικών αναδιατάξεων, και αυτή η μοριακή κυτταρική διαδικασία διαφοροποίησης εξασφαλίζει μια τεράστια ποικιλία για κάθε άτομο, αλλά και δημιουργεί μια τεράστια πολυπλοκότητα, σε πολύ μεγαλύτερη κλίμακα σε σύγκριση με άλλα συστήματα. Οι τεχνολογίες αλληλούχισης νέας γενιάς (NGS - Next Generation Sequencing) επιτρέπουν μια βαθύτερη ανάλυση των αναδιατάξεων που σχετίζονται με το γονίδιο IG/TR, η οποία προσφέρει νέες δυνατότητες στη διερεύνηση των κλώνων και των ρεπερτορίων. Ωστόσο, η επίδραση των λαθών στις αλληλουχίες που προέρχονται από διάφορα στάδια της πειραματικής διαδικασίας πρέπει επίσης να λαμβάνεται υπόψη και όπου δυνατόν αυτά να διορθώνονται. Η εξέλιξη των μεθόδων NGS, σε συνδυασμό με τη μείωση του κόστους διεξαγωγής τους, έχουν ως αποτέλεσμα την παραγωγή τεράστιου όγκου ανοσογενετικών δεδομένων σε σύντομο χρονικό διάστημα. Η διαχείριση αυτού του μεγάλου όγκου δεδομένων, σε συνδυασμό με την πολυπλοκότητα της φύσης τους, απαιτεί σύγχρονα υπολογιστικά συστήματα, τα οποία εφαρμόζουν έξυπνους και συχνά χρονοβόρους αλγόριθμους επεξεργασίας, με στόχο να εξαχθούν συμπεράσματα τα οποία είναι χρήσιμα για γιατρούς και βιολόγους. Η συγκεκριμένη εργασία έχει ως σκοπό να διερευνήσει μεθόδους που βασίζονται στην ανάλυση γράφων για την ποιοτική και ποσοτική ανάλυση της ποικιλότητας αυτών των δεδομένων ως «κοινότητας δεδομένων», σε σενάρια όπως σύγκριση δεδομένων ενός πληθυσμού, δεδομένων του ίδιου ατόμου σε διαφορετικές στιγμές, ή δεδομένων ομάδων. Σε αυτά τα πλαίσια, αναπτύχθηκε το BioGraph, ένα καινοτόμο διαδικτυακό εργαλείο ανάλυσης, το οποίο βασίζεται στις δυνατότητες επεξεργασίας κειμένου και γράφων που προσφέρουν οι βιβλιοθήκες της γλώσσας προγραμματισμού Python.
description: Immunogenetic analysis focuses on specific receptor gene sequences (immunoglobulins (Ig) and T cell receptors (TR) in B and T lymphocytes) used by lymphocytes to identify and interact with the micro-environment. For somatic cells, the genetic coding sites for IG and TR undergo a series of combinatorial rearrangements, and this molecular cell differentiation process ensures a huge variety for each individual, but also creates a huge complexity on a much larger scale than others systems. Next Generation Sequencing (NGS) technologies allow for a deeper analysis of the IG / TR gene rearrangements, which offers new possibilities for exploring clones and repertoires. However, the effect of errors on the sequences coming from different stages of the experimental process should also be considered and where possible corrected. The development of NGS methods, combined with a reduction in their cost, results in the production of a huge amount of immunogenic data in a short period of time. Managing this large amount of data, combined with the complexity of their nature, requires modern computing systems that use smart and often time-consuming processing algorithms to draw conclusions that are useful to physicians and biologists. This thesis aims to explore graph analysis based methods for qualitative and quantitative analysis of the diversity of these data as a "data community" in scenarios such as data comparison of a population, data of the same person at different times, or group data. In this context, BioGraph, an innovative web analysis tool, was developed, powered by the text and graph analysis capabilities offered by the Python programming language.