Analýza genomických dat

Mgr. Karol Pál, Ph.D.

Doctoral thesis

Genomic data analysis

Abstract:

Sekvenovanie DNA, ako primárny spôsob analýzy genómu, je sada stále sa vyvíjajúcich laboratórnych metód. Modernejšie metódy analýzy DNA produkujúce veľké kvantá dát uviedli zaujímavé výpočetné problémy, ktoré v ére „big data“ prilákali mnohých informatikov a vytvorili nové medzioborové disciplíny ako bioinformatika a výpočetná biológia. Táto práca sa venuje využitiu DNA sekvenovania vo výskume a v diagnostike onkologických chorôb. Prvá časť sa zaoberá vytvorením nástroja na analýzu genomických dát zo sekvenovania „prvej generácie“ za použitia moderných výpočetných postupov. V druhej časti sú opísané spôsoby analýzy dát zo sekvenovania „druhej generácie“ s následným využitím metódy vo výskumných projektoch. Výsledkom tejto práce je program GLASS s publikáciou a niekoľko využití postupov analýzy sekvenačných dát zo sekvenovania druhej generácie. GLASS nástroj na analýzu „Sangerových sekvencií“ bol vytvorený primárne na analýzu sekvencií génu TP53, najčastejšie mutovaného génu onkologických chorôb, ale jeho rozšírením a stálou podporou je zabezpečené jeho využitie aj na iné gény. V druhej časti práce sú uvedené publikované výsledky z analýzy vzácnej krvnej choroby s predispozíciu k malignitám. Ďalej sú zmienené predbežné výsledky z prebiehajúcej štúdie detských nádorových chorôb a na záver uvedené praktické využitie analytických postupoch vytvorených na domácom pracovisku. S dospievaním moderných metód sekvenovania DNA sa presúva záujem bioinformatikov na štandardizovaný, zrozumiteľný a rýchly spôsob doručenia výsledkov analýz, čo spolu s využitím v obore akým je onkológia je práca nielen zaujímavá, ale aj užitočná pre spoločnosť.

Abstract:

DNA sequencing as primary means for analyzing genomic data is a continually advancing set of methods. The more recent methods of DNA sequencing producing large quantities of data introduced computational problems, which in the era of “big data” attracted data scientists and created new interdisciplinary branches such as bioinformatics and computational biology. This work focuses on the applications of DNA sequencing in research and diagnostics of oncological diseases. In the first part, modern computational approaches are applied to first generation sequencing in order to create an intuitive user-friendly tool for DNA analysis, while the second part concentrates on studying second generation sequencing and applying it in research projects. The result of this work is GLASS (a published tool), and several workflow implementations for analyzing second generation DNA sequencing data. GLASS was built for the analysis of Sanger sequences. While it focuses on a standardized analysis of the TP53 gene, the most often mutated gene in cancers, the tool is continuously developed and can be used for other genes as well. The workflows presented here are from several projects. Published results are presented from the analysis of rare hematological disease with predispositions to leukemias. Preliminary results from an ongoing study in childhood malignancies are showcased, and finally, applications of the method in in-house-developed analyses are presented. As the modern methods of DNA sequencing mature, the focus of bioinformatics is shifting to standardized, comprehensive, and timely delivery of results, which when applied to a field like oncology is work that is not only interesting but has impact on the whole of society.

Keywords

Sangerovo sekvenovanie, sekvenovanie novej generácie (NGS), nádorové ochorenie, diagnostika

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 10. 2018

Thesis defence

• Date of defence: 21. 5. 2019
• Supervisor: MVDr. Boris Tichý, Ph.D.
• Reader: doc. MUDr. Marian Hajdúch, Ph.D., Ing. Matej Lexa, Ph.D., prof. MUDr. Marek Svoboda, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Oncology (4-years) / Oncology