Βιοπληροφορική ανάλυση μεταγραφωμικών δεδομένων για τη μελέτη του μικροβιώματος στο ανθρώπινο ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα

Δημητρέας, Διονύσιος; Dimitreas, Dionysios

dc.contributor.author	Δημητρέας, Διονύσιος	el
dc.contributor.author	Dimitreas, Dionysios	en
dc.date.accessioned	2023-05-10T09:16:42Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/57665
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.25362
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση-Όχι Παράγωγα Έργα 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/gr/	*
dc.subject	Μεταγραφωμική	el
dc.subject	Μικροβίωμα	el
dc.subject	Ενδοογκικό μικροβίωμα	el
dc.subject	Ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα	el
dc.subject	Δεδομένα αλληλούχησης RNA	el
dc.subject	Transcriptomics	en
dc.subject	Microbiome	en
dc.subject	Intratumoral microbiome	en
dc.subject	RNA-sequencing data	en
dc.subject	Hepatocellular carcinoma	en
dc.title	Βιοπληροφορική ανάλυση μεταγραφωμικών δεδομένων για τη μελέτη του μικροβιώματος στο ανθρώπινο ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα	el
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Bioinformatics	el
heal.dateAvailable	2024-05-09T21:00:00Z
heal.language	el
heal.access	embargo
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2023-02
heal.abstract	Το ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα (HCC) είναι η πιο κοινή μορφή καρκίνου του ήπατος που κατατάσσεται τρίτη σε συχνότητα αιτία θανάτου από καρκίνο. Ωστόσο μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν διαθέσιμες επιλογές πρόγνωσης, έγκαιρης διάγνωσης και αποτελεσματικής θεραπείας. Τα τελευταία χρόνια έχει αποδειχτεί η στενή συσχέτιση μεταξύ του μικροβιώματος, ιδιαίτερα του εντέρου, και της εμφάνισης καρκίνου και έχει αναδειχτεί η παρουσία διακριτού ενδοογκικού μικροβιώματος σε πολλούς τύπους όγκων, υποστηρίζοντας ότι ο προσδιορισμός μικροβιακών βιοδεικτών μπορεί να συμβάλλει στην εξατομικευμένη αντιμετώπιση του HCC. Στην παρούσα Διπλωματική Εργασία χρησιμοποιήθηκαν διαθέσιμα δεδομένα αλληλούχισης RNA από ηπατικούς ιστούς 25 ασθενών με HCC και κατάλληλες μέθοδοι Βιοπληροφορικής και Βιοστατιστικής, με σκοπό τη μελέτη του ενδοογκικού μικροβιώματος και της σχέσης του με τον καρκίνο και τους υποτύπους υψηλής και χαμηλής διαφοροποίησης. Οι αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν σε καρκινικά δείγματα και δείγματα ελέγχου, από παρακαρκινικούς ιστούς των ασθενών. Μία αυτοματοποιημένη ροή διεργασιών αναπτύχθηκε σε περιβάλλον γλώσσας προγραμματισμού R, με τη χρήση προγραμματιστικών πακέτων του αποθετηρίου Bioconductor. Αρχικά, τα μη επεξεργασμένα αναγνώσματα των δειγμάτων αναλύθηκαν και επεξεργάστηκαν ως προς την ποιότητά τους, και ευθυγραμμίστηκαν στο ανθρώπινο γονιδίωμα με το εργαλείο HISAT2. Η Ανάλυση σε Κύριες Συνιστώσες για τα ευθυγραμμισμένα αναγνώσματα των καρκινικών δειγμάτων, σε συνδυασμό με την Ανάλυση Εμπλουτισμού σε Σύνολα Γονιδίων κατηγοριοποίησε τα καρκινικά δείγματα σε 2 φαινοτύπους, υψηλής και χαμηλής διαφοροποίησης. Τόσο τα καρκινικά με τα παρακαρκινικά, όσο και οι 2 υπο-ομάδες καρκινικών δειγμάτων, υποβλήθηκαν σε ανάλυση διαφορικής γονιδιακής έκφρασης με το εργαλείο edgeR, και στη συνέχεια, τα διαφορικά εκφρασμένα γονίδια χαρακτηρίστηκαν ως προς τις λειτουργίες του σε όρους Γονιδιακής Οντολογίας και μονοπάτια Reactome από το σετ εργαλείων BioInfoMiner. Τα αναγνώσματα που δεν ευθυγραμμίστηκαν στο ανθρώπινο γονιδίωμα εισήχθησαν στο εργαλείο μετα-μεταγραφωμικής SAMSA2, προκειμένου να εντοπιστούν τα μικροβιακά αναγνώσματα, δίνοντας πληροφορίες αναφορικά με τα βακτήρια και τις βιολογικές λειτουργίες που εκφράζονται. Οι αναλύσεις που πραγματοποιήθηκαν στο μικροβίωμα περιλαμβάνουν τη σχετική αφθονία, άλφα- και βήτα-ποικιλομορφία, και διαφορική αφθονία των ειδών και των ενζύμων, τόσο για τα καρκινικά και παρακαρκινικά δείγματα, όσο και για τις υπο-ομάδες των καρκινικών δειγμάτων. Κατά την ανάλυση διαφορικής έκφρασης των ανθρώπινων γονιδίων, εντοπίστηκαν 959 διαφορικά εκφρασμένα γονίδια, 773 υπο- και 186 υπερ-εκφρασμένα γονίδια στα καρκινικά δείγματα, με τις κύριες βιολογικές λειτουργίες που εκφράζουν να συσχετίζονται με τον κυτταρικό κύκλο και την καταστολή του ανοσοποιητικού συστήματος. Για τις υπο-ομάδες των καρκινικών δειγμάτων, ο λειτουργικός χαρακτηρισμός με το BioInfoMiner έδειξε πως τα διαφορικά εκφρασμένα γονίδια εκφράζουν λειτουργίες σχετικές με τον καταβολισμό και μεταβολισμό ουσιών, σχετικών με την παραγωγή ενέργειας στο κύτταρο. Η ανάλυση των βακτηριακών οργανισμών στα δείγματα, σε επίπεδο σχετικής αφθονίας εντόπισε στατιστικά σημαντική μείωση των Actinobacteria και αύξηση των Proteobacteria στα καρκινικά δείγματα. Η άλφα-ποικιλομορφία των καρκινικών δειγμάτων δεν βρέθηκε να έχει στατιστικά σημαντικές διαφορές σε σχέση με τα δείγματα ελέγχου, ενώ η ανάλυση της βήτα- ποικιλομορφίας έδειξε πως τα καρκινικά δείγματα εμφανίζουν υψηλότερη μεταβλητότητα μεταξύ τους. Επιπλέον, κατά την ανάλυση της διαφορικής αφθονίας, το είδος Lactococcus lactis βρέθηκε υπο-εκφρασμένο στα καρκινικά δείγματα, ενώ είδη των γενών Aeromonas και Mycoplasma, υπερ-εκφρασμένα. Σε επίπεδο βιολογικών λειτουργιών, ένζυμα που σχετίζονται με την παραγωγή ενέργειας σε φυσιολογικά κύτταρα, όπως η Phosphoenolpyruvate carboxykinase, εντοπίστηκαν υπο-εκφρασμένα στα καρκινικά δείγματα ενώ οι ATP synthase και Chaperone DnaK, που σχετίζονται με την ογκογένεση, αγγειογένεση και μετάσταση, βρέθηκαν υπερ-εκφρασμένες. Τέλος, η ανάλυση της διαφορικής αφθονίας, τόσο για τους μικροοργανισμούς, όσο και για τα ένζυμα, ανάμεσα στα δείγματα των υπο-ομάδων και ελέγχου, αλλά και μεταξύ των υπο-ομάδων, αναδεικνύει τον ενδιάμεσο χαρακτήρα της υπο- ομάδας καρκινικών δειγμάτων υψηλής διαφοροποίησης.	el
heal.advisorName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Βουτσάς, Επαμεινώνδας	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Τόπακας, Ευάγγελος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	124 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false