Opracowanie aplikacji prezentującej statystyczną ocenę danych mikromacierzowych z wykorzystaniem zasobów bazy Gene Expression Omnibus

Jednym z najistotniejszych obszarów badawczych bioinformatyki jest analiza profilu ekspresji genów uzyskaną w oparciu o technologię mikromacierzową. Na drodze specjalnie zaprojektowanych eksperymentów, mikromacierze te dostarczają kluczowych informacji na temat procesów zachodzących na poziomie molekularnym w komórkach. Zrozumienie, w jaki sposób zmiany w ekspresji genów wpływają na kondycję ludzkiego organizmu jest dzisiaj jednym z najważniejszych zadań postawionych przed współczesną nauką.Jedną z najbardziej obiecujących metod badawczych jest analiza korelacji pomiędzy ekspresją genów a genetycznymi ontologiami. Celem pracy magisterskiej było zaprojektowanie i napisanie aplikacji wspomagającej statystyczną analizę wyników eksperymentu mikromacierzowego. Program ten, będący implementacją algorytmu do obliczenia współczynnika asocjacji Z (wg. Jana Meusa), posiada typową dla rozwiązań biznesowych trójwarstwową architekturę. Na warstwę najniższą składa się baza danych zdolna do przechowania wszystkich, koniecznych z punktu widzenia obliczeń informacji pochodzących z eksperymentu mikromacierzowego. Logika biznesowa to zaimplementowane algorytmy służące do przetwarzania danych: obliczeń współczynnika Z i klastrowania wyników. Ostatnim etapem jest prezentacja wyników zrealizowana w formie strony internetowej , której zadaniem jest przedstawienie wyników obliczeń w formie raportu.W pracy znajduje się szczegółowe omówienie technologii mikromacierzowej wraz z wyjaśnieniem podstawowych pojęć związanych genomiką i nauką o organizmie człowieka. Dodatkowo, dokument zawiera dokładny opis algorytmów (wraz z diagramami UML i schematem struktury bazy danych) a także technologii użytych do napisania wymaganej aplikacji. W końcowych rozdziałach znajdują się omówione dwa przykładowe wyniki działania programu.

One of the most popular and promising parts of bioinformatic science are gene profiles assesment by using Microarray technology. Those little chips provide rich information about molecular processes which take part in every cell. Understanding gene expressionprofiles influence on the entire body is the key to discover the mystery of life. One of the approaches is to measure the correlation between genes expression and the gene ontologies. The subject of my work was to provide a solution which conducts statistical analysis of micromatrix experiments data using the Z association coefficient (after Jan Meus). The architecture of this application is typical for three-tier business software. Data layer contains database capable of storing all necessary experiment’s data, the middle tier consist of business logic which implements crucial for analysis algorithms. Finally the presentation layer is a websites with user-friendly interface which provides the readable reports.In the introduction the paper describes in details microarray technology together with an explanation of fundamental concepts in genomic science. In addition the document contains overview of the algorithms (including UML diagrams and database schema) as well as description of technologies used to create the application. The final chapters discuss two examples of the reports and draw a conclusion from the analysis results.