• شماره ركورد
    24861
  • شماره راهنما
    COM2 687
  • عنوان

    تشخيص تابع بولين بين ميكروآران اي هاي موثر در سرطان سينه

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي كامپيوتر- معماري سيستم هاي كامپيوتري
  • دانشكده
    مهندسي كامپيوتر
  • تاريخ دفاع
    1404/03/27
  • صفحه شمار
    79 ص.
  • استاد راهنما
    زهره بيكي
  • كليدواژه فارسي
    ميكروآران اي , تابع بولي , الگوريتم كويين مك كلاسكي , برنامه نويسي ژنتيك , منحني ROC , تشخيص سرطان
  • چكيده فارسي
    بيماري سرطان به عنوان يكي از اصلي¬ترين علل مرگ و مير جهاني، نيازمند روش¬هاي تشخيصي دقيق و زودهنگام است. ميكروآران¬اي¬ها (miRNAها)،مولكول¬هاي كوچك تنظيم كننده¬ي بيان ژن، نقش كليدي در بروز و پيشرفت سرطان دارند. اين مولكول¬ها به دليل الگوهاي بيان متفاوت در بافت-هاي سالم و سرطاني، نشانگرهاي زيستي ارزشمندي براي تشخيص زودهنگام و پيش¬بيني پاسخ به درمان محسوب مي¬شوند و امكان تشخيص مولكولي را فراهم كرده¬اند. پيشرفت¬هاي اخير در محاسبات مبتني بر دي¬ان اي، ابزارهايي براي پردازش miRNAها با استفاده از دروازه¬هاي منطقي ارائه داده است. با اين حال، اين دروازه¬ها با فرض روابط ساده بين miRNAها، تعاملات پيچيده¬ي زيستي را ناديده گرفته¬اند و دقت تشخيص را محدود مي¬كنند. در اين پژوهش، يك روش محاسباتي براي استخراج توابع بولي پيچيده طراحي شده است، كه روابط بين miRNAها را براي تشخيص 5 نوع سرطان مدل¬سازي مي¬كند. با بهره گيري از پايگاه هاي داده سطح بيان miRNAها استخراج شده و با استفاده از الگوريتم¬هاي كويين مك كلاسكي و برنامه¬نويسي ژنتيك، توابع بولي با دقت بالا استخراج شدند كه يك پردازشگر مولكولي دقيقي براي هر سرطان تعريف مي¬كنند. طرح پيشنهادي در قالب يك بسته¬ي نرم¬افزاري مبتني بر پايتون معرفي مي¬شود، كه از الگوريتم¬هاي ذكر شده، براي مدل¬سازي روابط منطقي بين نشانگرهاي زيستي مختلف استفاده مي¬كند. اين ابزار ابتدا داده¬هاي نشانگر زيستي را با اعمال آستانه¬هاي تعيين شده از روش منحني مشخصه عملكرد گيرنده (ROC) به ديجيتال تبديل مي¬كند. سپس از الگوريتم¬هاي برنامه¬نويسي ژنتيك و كويين مك¬كلاسكي، براي استخراج توابع بولي حاكم بر اين روابط استفاده مي¬كند. اين توابع را مي ¬توان در طراحي مدارهاي بيولوژيكي مانند دروازه-هاي منطقي دي¬ان¬اي، براي تشخيص نشانگرهاي زيستي مختلف، از جمله miRNAها بكار گرفته شود. اين سيستم، بر خلاف روش هاي پيشين، قابليت تحليل تعاملات پيچيده و تعميم به بيماري هاي ديگر مرتبط با miRNAها را دارد. نتايج نشان مي¬دهند كه طرح پيشنهادي، به طور ميانگين دقتي معادل با 95 درصد را دارد. اين رويكرد نوآورانه با تلفيق محاسبات مبتني بر دي ان¬اي و تحليل داده محور، افق¬هاي جديدي براي تشخيص مولكولي و پزشكي شخصي¬سازي شده باز مي¬كند.
  • كليدواژه لاتين
    MicroRNA , Boolean function , Quine McCluskey , Genetic Programming , ROC curve , Cancer diagnosis
  • عنوان لاتين
    Boolean function detection between effective microRNAs in breast cancer
  • گروه آموزشي
    مهندسي معماري كامپيوتر
  • چكيده لاتين
    Cancer, as one of the leading causes of global mo‎rtality, necessitates precise an‎d early diagnostic methods. Micro‎rNAs (miRNAs), small molecules that regulate gene expression, play a critical role in the onset an‎d progression of cancer. Due to their distinct expression patterns in both healthy an‎d cancerous tissues, miRNAs serve as valuable biomarkers fo‎r the early detection an‎d prediction of treatment response, thereby enabling molecular diagnostics. Recent advances in DNA-based computing have provided tools fo‎r processing miRNAs using logic gates. However, these gates often assume simple relationships (e.g., an‎d gates) between miRNAs, overlooking complex biological interactions an‎d limiting diagnostic accuracy. This study developed a computational method to extract complex Boolean functions that model miRNA interactions fo‎r diagnosing five types of cancer. Utilizing miRNA expression databases an‎d the Quine-McCluskey an‎d genetic programming algo‎rithms, highly accurate Boolean functions were derived, defining precise molecular processo‎r fo‎r each tumour. The proposed system is implemented as a Python-based software package, employing the algo‎rithms mentioned to model logical relationships among various biomarkers. The tool first converts biomarker data into digital fo‎rmat using thresholds determined by the Receiver Operating Characteristic (ROC) curve method. It then applies an algo‎rithm, genetic programming o‎r Quine-McCluskey, to extract Boolean logical functions governing these relationships. These functions can be utilized in designing biological circuits, such as DNA logic gates, fo‎r detecting various biomarkers, including miRNAs. Unlike previous methods, this system analyzes complex interactions an‎d is generalizable to other miRNA-related diseases. The results indicate that the proposed method has an average accuracy of 95 percent. This innovative approach, integrating DNA-based computing with data-driven analysis, opens new ho‎rizons fo‎r molecular diagnostics an‎d personalized medicine.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    139530
  • نويسنده

    دارابي، فرانك