Ανάλυση δεδομένων γονιδιακής έκφρασης και πολύπλοκων βιολογικών δικτύων

Η παρούσα διδακτορική διατριβή, ασχολήθηκε με ένα εύρος θεμάτων και ερευνητικών ερωτημάτων της βιοπληροφορικής, τα οποία είχαν κοινό παρονομαστή την μεθοδολογία υπολογιστικής ανάλυσης βιολογικών δεδομένων και την προσπάθεια εντοπισμού των παραγόντων που εμπλέκονται στην αιτιολογία πολυπαραγοντικών ασθενειών. Ειδικότερα, χρησιμοποιήθηκαν δεδομένα από γονιδιακούς πολυμορφισμούς (SNPs) και η συσχέτιση τους με ασθένειες, δεδομένα γονιδιακής έκφρασης για τη διευρεύνηση του τρόπου που αυτά επηρεάζουν τις ασθένειες, και τέλος, πραγματοποιήθηκε ανάλυση πολύπλοκων βιολογικών δικτύων που αφορούν τη μοριακή βάση ασθενειών, ενσωματώνοντας δεδομένα από πολλαπλές πηγές. Αρχικά, χρησιμοποιήθηκε η μεθοδολογία μετα-ανάλυσης γενετικών δεδομένων για τη διερεύνηση της συσχέτισης γονιδιακών πολυμορφισμών με ασθένειες. Πραγματοποιήθηκε μετα-ανάλυση που είχε ως στόχο τη διερεύνηση των πολυμορφισμών του γονιδίου CD24 με τον κίνδυνο εμφάνισης της σκλήρυνσης κατά πλάκας, μετα-ανάλυση των πολυμορφισμών του γονιδίου FZD3 με τον κίνδυνο εμφάνισης της σχιζοφρένειας και μετα-ανάλυση με στόχο τη διερεύνηση του ρόλου των γενετικών πολυμορφισμών του συστήματος ρενίνης-αγγειοτενσίνης σε νεφρικές ασθένειες. Στη συνέχεια, η μελέτη εστίασε στα δεδομένα γονιδιακής έκφρασης και τον τρόπο που αυτά εμπλέκονται σε ασθένειες. Πραγματοποιήθηκε μια εκτενής ανασκόπηση των στατιστικών μεθόδων που έχουν προταθεί για τον εντοπισμό διαφορικώς εκφρασμένων γονιδίων από ανάλυση και μετα-ανάλυση μικροσυστοιχιών DNA. Υλοποιήθηκαν, δυο μέθοδοι μετα-ανάλυσης βασισμένες στον έλεγχο t-test, ενώ προτάθηκε και μια πρωτότυπη παραλλαγή της μεθόδου η οποία εμφανίζει μια σειρά από πλεονεκτήματα. Οι παραπάνω μέθοδοι εφαρμόστηκαν προκειμένου να βρεθούν γονίδια που εμπλέκονται στο έμφραγμα του μυοκαρδίου. Επόμενος στόχος της διατριβής, ήταν η κατασκευή ενός ενοποιημένου μοντέλου που να χρησιμοποιεί δεδομένα από διαφορετικές πηγές προκειμένου να εξαχθεί ένα συμπέρασμα σχετικά με την εμπλοκή των γονιδίων σε ασθένειες. Χρησιμοποιώντας αξιόπιστα δεδομένα γενετικής συσχέτισης από διαφορετικές πηγές, δημιουργήθηκε ένα δίκτυο αλληλεπιδράσεων ανθρώπινων γονιδίων και ασθενειών, προκειμένου να διερευνηθούν οι συσχετίσεις μεταξύ των γενετικών ασθενειών του ανθρώπου και των γονιδίων που σχετίζονται με τις ασθένειες αυτές. Οι σημαντικές συσχετίσεις ασθενειών–ασθενειών που ανιχνεύθηκαν με κοινή γενετική βάση μπορούν να αποτελέσουν το θεμέλιο λίθο, στον οποίο θα στηριχθούν οι μελλοντικές προσπάθειες. Τέλος, κατασκευάστηκε και μελετήθηκε για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία το δίκτυο μεταγωγής σήματος των ανθρώπινων υποδοχέων συζευγμένων με G-πρωτεΐνες (GPCRs) ώστε να διερευνηθεί η πιθανή συσχέτιση της δράσης των υποδοχέων αυτών με τον κίνδυνο εμφάνισης ασθενειών.