• شماره ركورد
    25635
  • شماره راهنما
    COM3 157
  • عنوان

    طراحي پردازشگر مبتني بر دِنا جهت تشخيص زيستنشانگرهاي موثر در سرطان

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    مهندسي كامپيوتر - معماري سيستمهاي كامپيوتر (آموزش محور)
  • دانشكده
    مهندسي كامپيوتر
  • تاريخ دفاع
    1404/08/20
  • صفحه شمار
    299 ص.
  • استاد راهنما
    دكتر محمدرضا رشادي‌نژاد , دكتر زهره بيكي
  • استاد مشاور
    دكتر فريبا دهقانيان
  • كليدواژه فارسي
    سرطان پستان، ريزرِنا، آنكومير )mir-Onco)، محاسبات مبتني بر دنا، حسگر مولكولي، انتخاب زيستنشانگر
  • چكيده فارسي
    پيشرفت در تشخيص زودهنگام و دقيق بيماريها، بهويژه سرطان، نقش كليد ي در بهبود نتاي ج درمان دارد؛ با اين وجود روش هاي باليني فعل ي اغلب پرهزينه، زمانبر و در معرض خطا هستند. در اين پژوهش، با هدف طراحي ي ك سامانه تشخيصي سريع، ارزان و قابلدسترس براي سرطان پستان، دادهها ي بيان ژني استخراجشده از پايگاه GDC با رويكردهاي بيوانفورماتيكي شامل تحليل بيان تفاضلي ژنها )DEG ) و تحليل شبكه همبياني وزني ژنها )WGCNA )مورد پردازش قرار گرفتند. آناليزها منجر به شناسايي 12 ريزرِنا داراي نقش كليدي در سرطان پستان شد. بر پايه ماژولهاي مرتبط و ارزش تشخي صي اين ريزرِناها، روابط منطق ي بين ريزرِناهاي افزايشي و كاهشي استخراج شد و براي پي ادهسازي آن، سه طرح پردازشگر مبتني بر محاسبات دنا پيشنهاد شد: )1( پردازشگر با دروازههاي منطقي ترتيبي و دو واحد تشخيص )افزايشي و كاهشي(، )2( بازطراحي ساختار با كاشيهاي خودسامان اصالحشده و )3( پردازشگر مبتني بر دروازههاي اكثريت سهورودي با قابليت آبشاري و مقياسپذيري باال. بخشي از طرح اول بهصورت فيزيك ي در مركز ژن درماني بيمارستان شريعتي ساخته و عملكرد آن تأييد شد. شبيهسازيها نشان دادند كه براي هر سه طرح مقادير 0.80 ≈ PPV و 0.99 ≈ NPV حاصل شد )كه بهدليل استفاده از رابطه منطقي يكسان انتظارپذير بود(. با استفاده از تكني ك تقويت گراديان، مقدار score1-F برابر 0.99 بهدست آمد. ارزيابي با اعتبارسنجي متقاطع 10 تكرار نيز نشان داد 0.99 = PPV و 0.897 = NPV، كه مويد دقت باال و عدم گرايش ناپايدار سامانه به سمت تشخيص كاذب است. نتايج كلي حاك ي از كارايي و دقت باالي روش پيشنهادي در تشخيص زودهنگام سرطان پستان و پتانسيل كاربردي آن بهعنوان يك حسگر مولكولي كمهزينه و قابل توسعه است.
  • كليدواژه لاتين
    Breast cancer, microRNA, Onco-mir, DNA-based computing, molecular sensor, biomarker selec‎tion
  • عنوان لاتين
    Designing a DNA-based processor to detect biomarkers effective in cancer
  • گروه آموزشي
    مهندسي معماري كامپيوتر
  • چكيده لاتين
    Advances in early an‎d accurate disease detection, particularly in cancer, play a crucial role in improving treatment outcomes; however, current clinical methods are often costly, time-consuming, an‎d prone to error. In this study, with the aim of developing a rapid, low-cost, an‎d accessible diagnostic system for breast cancer, gene-expression data retrieved from the GDC database were analyzed using bioinformatics approaches, including Differential Gene Expression (DEG) analysis an‎d Weighted Gene Co-expression Network Analysis (WGCNA). These analyses led to the identification of 12 microRNAs with key roles in breast cancer. Based on the associated gene modules an‎d diagnostic relevance of these microRNAs, logical relationships between up-regulated an‎d down-regulated microRNAs were derived. To implement this logic, three DNA-based computational processor architectures were proposed: (1) a processor employing sequential logic gates an‎d two detection units (up-regulation an‎d down-regulation), (2) a redesigned structure using modified self-assembling tiles, an‎d (3) a processor built upon three-input Majority gates, enabling enhanced cascading capability, scalability, an‎d simultaneous multiinput detection. A portion of the first design was fabricated at the Gene Therapy Center of Shariati Hospital, where its performance was experimentally validated. Simulation results demonstrated that all three designs achieved PPV ≈ 0.80 an‎d NPV ≈ 0.99, which was expected due to their shared logical framework. Using a gradient boosting technique, an F1-score of 0.99 was obtained. Furthermore, 10- fold cross-validation yielded PPV = 0.99 an‎d NPV = 0.897, confirming the high accuracy an‎d stability of the system without biased inclination toward false detection. Overall, the findings highlight the efficiency an‎d high precision of the proposed approach for early breast cancer diagnosis an‎d its strong potential as a low-cost, scalable molecular sensing platform.
  • تعداد فصل ها
    5
  • فهرست مطالب pdf
    156432
  • نويسنده

    كاظمي حسن ابادي، فاطمه