Микрочип ДНК
-
Микрочипы ДНК
- Набор микроскопических пятен ДНК на твердой поверхности
- Используются для измерения экспрессии генов и генотипирования
- Каждое пятно содержит пикомоли зондов, гибридизующихся с мишенями
-
Принцип работы
- Гибридизация между зондами и мишенями
- Флуоресцентно меченые мишени генерируют сигнал
- Интенсивность сигнала зависит от условий гибридизации
-
Типы матриц
- Твердофазные матрицы: тысячи зондов на поверхности
- Матрицы на шариках: зонды на полистироловых шариках
-
Применение
- Анализ экспрессии генов
- Генотипирование
- Идентификация структурных вариаций
-
Изготовление
- Пятнистые микрочипы: зонды наносятся на поверхность
- Олигонуклеотидные микрочипы: зонды синтезируются на поверхности
-
Двухканальные и одноканальные микрочипы
- Двухканальные: гибридизация с двумя образцами, меченными разными флуорофорами
- Одноканальные: данные об интенсивности для каждого зонда
-
Производители и технологии
- Agilent, Eppendorf, TeleChem International
- Фотолитография, струйная печать, электрохимия
-
Преимущества одноцветной системы
- Отклоняющийся образец не влияет на данные других образцов
- Легче сравнивать данные с массивами из разных экспериментов
-
Типичный протокол эксперимента с ДНК-микрочипом
- Выращивание/приобретение двух образцов для сравнения
- Очистка интересующей нуклеиновой кислоты
- Анализ качества и количества материала
- Добавление метки и смысловая маркировка
- Гибридизация меченых образцов с микрочипом
- Сканирование и нормализация данных
-
Проблемы биоинформатики
- Множество уровней репликации при планировании эксперимента
- Стандартизация платформ и форматов данных
- Статистическая обработка и анализ данных
- Сопоставление зондов с транскриптами мРНК
-
Экспериментальный проект
- Воспроизведение биологических образцов
- Технические аналоги для количественной оценки точности
- Реплики пятен на предметном стекле для технической точности
-
Стандартизация
- Отсутствие стандартизации в изготовлении платформ и протоколов анализа
- Проекты с открытым исходным кодом для упрощения обмена данными
- Стандарты для представления результатов экспериментов и аннотаций
-
Анализ данных
- Учет фонового шума и нормализация данных
- Методы нормализации для конкретных платформ
- Анализ изображений и обработка данных
- Анализ на выявление классов и кластерная достоверность
- Анализ прогнозирования классов и контролируемая классификация
-
Методы прогнозирования класса
- Линейная регрессия
- K-ближайший сосед
- Квантование обучающих векторов
- Анализ дерева решений
- Случайные леса
- Наивный байесовский анализ
- Логистическая регрессия
- Ядерная регрессия
- Искусственные нейронные сети
- Методы опорных векторов
- Смесь экспертов
- Контролируемый нейронный газ
-
Метаэвристические методы
- Генетические алгоритмы
- Самоадаптация ковариационной матрицы
- Оптимизация роя частиц
- Колонии муравьев
-
Входные данные
- Отфильтрованные списки генов
- Классические тесты гипотез
- Индекс разнообразия Джини
- Прирост информации (энтропия)
-
Статистический анализ
- t-критерий
- ANOVA
- Байесовский метод
- Методы теста Манна-Уитни
- Кластерный анализ
-
Уменьшение размерности
- Анализ главных компонент (PCA)
- Нелинейное изучение многообразий
- Диффузионные карты
- Собственные карты Лапласа
- Локальное линейное вложение
- Локально сохраняющие проекции
- Отображение Сэммона
-
Сетевые методы
- Взвешенный сетевой анализ коэкспрессии генов
- Идентификация модулей коэкспрессии
- Внутримодульные концентраторные гены
-
Обработка данных
- Уменьшение размерности данных
- Тест на локальную объединенную ошибку (LPE)
-
Проблемы с данными
- Скрещивание мРНК с зондами
- Смещение амплификации мРНК
- Неправильная ассоциация зондов с генами
-
Хранилище данных
- Специализированные базы данных
- InterMine и biomaRt
-
Альтернативные технологии
- RNA-Seq
- Массовое параллельное секвенирование
-
Глоссарий
- Массив или слайд
- Блок или подмассив
- Случай/контроль
- Канал
- Переключение красителя
- Сканер
- Пятно или характерная черта
-
Глоссарий терминов по экспрессии генов
- Протокол (естественные науки)
- Биологический портал
- Технологический портал
- Последовательный анализ экспрессии генов
- Последовательность РНК
- Волшебный чип
- Методы анализа микрочипов
- Базы данных микрочипов
- Цианиновые красители
- Анализ генных чипов
- Анализ значимости микрочипов
- Специфичный для метилирования олигонуклеотидный микрочип
- Микрофлюидика или лаборатория на чипе
- Патогеномика
- Микрочип фенотипа
- Системная биология
- Секвенирование всего генома