جستجوي پيشرفته | کتابخانه مجازی الفبا

از سال 1953 میلادی با کشف ساختار دی ان ای توسط واتسون و کریک گروهی از فیلسوفان علم و زیست‌شناسی را به رویکردی تقلیل‌گرایانه امیدوار کرد تا در نتیجه آن بتوانند اصول، نظریه‌ها، ویژگی‌ها، کارکردها، واژگان، مفاهیم و نهایتاً تبیین‌های زیست‌شناسی را با معادل‌های آنها در شیمی و فیزیک تقلیل دهند، چراکه معتقد بودند قدرت تبیینی و پیش‌بینی فیزیک به همراه شفافیت در تبیین‌های آن، امکان معرفت ما را افزایش می‌دهد. خانم اِولین فاکس کلر از جمله مدافعان تقلیل‌گرایی است و معتقد است تقلیل تبیین‌های زیست‌شناسی به تبیین‌های شیمی و فیزیک در آینده علی‌الاصول ممکن است. اساس استدلال وی بر اتخاذ قرائتی تکاملی از مفهوم کارکرد استوار است. در مقابل جان دوپره معتقد است که پیچیدگی‌های حاکم بر سیستم‌های زیستی و نامتعین بودن کارکرد هستومندهای زیستی، تقلیل‌گرایی را ناممکن می‌سازد. او در دفاع از دعوی خود بر وجود ویژگی‌های نوخاسته در هستومندهای زیستی و علیت نزولی بر سیستم‌های زیست‌شناسی تأکید می‌کند و تقلیل در سطح تبیین‌ها را حتی در آینده هم ناممکن می‌داند. با نقد استدلال طرفین می‌توان نشان داد که زیست‌شناسی سیستم‌ها چگونه آنها را به هم نزدیک می‌کند. به‌نظر می‌رسد با اتخاذ روش تقلیل‌گرایی موضعی بتوان راهکاری یافت که به رشد معرفت یاری رساند.

مطالعه ملکولی تنش‌های غیرزیستی در گندم به دلیل پیچیدگی و اندازه بزرگ ژنوم آن با مشکلاتی روبرو می باشد. با نگرش به بخش بیان شده ژنوم گندم از طریق تجزیه EST های آن، می‌توان به بخشی از مشکلات فوق غلبه کرد. این تحقیق با هدف شناسایی ژن‌های تحت شرایط نرمال، تنش شوری و خشکی و تعیین گروه‌های کارکردی کتابخانه‌ها انجام پذیرفت. 11 کتابخانه cDNAپس از اخذ از پایگاه داده NCBI و دانشگاه هاروارد با استفاده از نرم افزار EGassembler دسته‌بندی و هم‌گذاری شدند و سپس با استفاده از نرم افزار CLC Protein Workbench بلاست شدند. نتایج بلاست نشان داد بیشترین شباهت توالی‌های ترجمه شده به ژنوم ترجمه شده آرابیدوپسیس در تنش خشکی به ترتیب به کل بافت‌ها، ریشه و سپس برگ تخصیص یافته است. در تنش شوری بیشترین توالی‌های مشابه مختص به بافت تاج گل، سپس غلاف و کمترین آنها مختص بافت ریشه بود. بالاخره در شرایط نرمال جوانه بذری دارای بالاترین درصد تشابه و ریشه دارای کمترین درصد تشابه بود. ژن‌ها در ریشه بر اساس هستی شناسی ژن شناسایی و گروه‌بندی شدند. تعیین گروه‌های کارکردی در 11 کتابخانه نشان داد که بعضی از اجزای سلولی مثل کلروپلاست، پلاستید، سیتوسول و غشای پلاسمایی در پاسخ به تنش یا پاسخ به محرک‌های زیستی یا غیرزیستی با داشتن عملکردهای مولکولی خاص مثل فعالیت ترانسفرازی، فعالیت هیدرولازی بیشترین درصدها را دارا بودند. ژن‌های ریشه بر اساس همردیفی انجام شده با پایگاه داده آرابیدوپسیس مورد شناسایی قرار گرفت که بعضی از گروه‌های مهم مورد بررسی قرار گرفت.

امروزه استفاده از اطلاعات ژنتیکی افراد در تشخیص و رده‌بندی انواع بیماری‌ها از جمله سرطان‌ها، مورد توجه قرار گرفته است. یکی از بهترین و دقیق‌ترین روش‌ها در این زمینه، بررسی مقادیر بیان ژنی در افراد مختلف توسط فناوری ریزآرایه می‌باشد. یکی از مشکلات داده‌های ریزآرایه کم بودن تعداد نمونه‌ها در مقایسه با تعداد ژن‌ها است. این مسیله سبب کاهش دقت رده‌بندی و افزایش هزینه‌های محاسباتی و آزمایشگاهی می‌شود، در عین حال بسیاری از این ژن‌ها در ایجاد بیماری مورد بررسی نقشی ندارند، در نتیجه تشخیص و انتخاب ژن‌های موثر در بروز بیماری علاوه بر آنکه سبب افزایش دقت رده‌بندی وکاهش هزینه‌ها می‌شود، از نظر زیستی نیز از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است و می‌تواند اطلاعات مفیدی درباره علل و نحوه درمان بیماری‌ها در اختیار محققین قرار دهد. تشخیص و انتخاب ژن‌های موثر در بروز بیماری، از میان هزاران ژن مورد بررسی در آزمایش ریزآرایه، انتخاب ژن نام دارد.در این پایان‌نامه با بررسی روش‌های مختلف انتخاب ژن، تلاش شده است با بهره‌گیری از مزایای روش‌های موجود، چارچوب جدیدی برای انتخاب ژن‌های موثر در بروز بیماری ارایه شود، به‌نحوی که نقاط ضعف روش‌های متداول پوشش داده شوند. در روش پیشنهادی، علاوه بر داده‌های بیان ژنی از یکی دیگر از منابع معتبر موجود درباره ژن‌ها یعنی آنتولوژی ژن نیز کمک گرفته شده است. استفاده از آنتولوژی ژن در کنار مجموعه داده‌های بیان ژنی تا حدی می‌تواند محدودیت‌های ریزآرایه یعنی کم بودن تعداد نمونه‌ها و خطای احتمالی در مقادیر اندازه‌گیری شده را جبران نماید. در چارچوب ارایه شده ابتدا بخش عمده‌ای از ژن‌های غیرمرتبط با کمک روش فیلتری (فیشر) حذف می‌شوند، اما روش‌های فیلتری همبستگی موجود بین ژن‌ها را مدنظر قرار نمی‌دهند در نتیجه ژن‌های باقیمانده دارای حجم بالایی از افزونگی می‌باشند. به‌منظور کاهش افزونگی در ژن‌های باقیمانده، یک رویکرد حریصانه برای حذف ژن‌های مشابه پیشنهاد شده است. در این رویکرد میزان مشابهت ژن‌ها با در نظر گرفتن اطلاعات آنتولوژی ژن و داده‌های بیان ژنی و بر اساس یک معیار تلفیقی محاسبه می‌شود و سپس بر اساس این معیار، ژن‌های افزونه از مجموعه ژن‌ها حذف می‌شوند. در نهایت ژن‌های باقیمانده از این مرحله، به‌عنوان ژن‌های کاندید به‌طور دقیق‌تر توسط روش SVMRFE مورد بررسی قرار می‌گیرند تا مجموعه ژن‌های نشانگر بیماری بدست آید. روش پیشنهادی بر روی دو مجموعه داده سرطان DLBCL و سرطان کلون اعمال شده است. نتایج بدست آمده نمایانگر تاثیر مثبت روش پیشنهادی بر کارایی رده‌بندی است، به‌علاوه مقایسه این روش با روش‌های انتخاب ژن متداول، نشان می‌دهد که روش ارایه شده به ازای تعداد ژن‌های مساوی، از کارایی بهتری برخوردار است.همچنین از آنجایی که بسیاری از مجموعه داده‌های ریزآرایه به دلایل مختلف از جمله وجود خراش یا گرد و غبار بر روی اسلاید، بروز خطا در حین آزمایش، اختلال در تصویر ریزآرایه و پایین بودن قدرت تفکیکی تصاویر، شامل مقادیر گمشده می‌باشند در این پایان‌نامه با استفاده از تلفیق روش خوشه‌بندی CST و آنتولوژی ژن روش نوینی برای تخمین مقادیر گمشده در مرحله پیش‌پردازش ارایه گردیده است. عملکرد روش پیشنهادی بر روی مجموعه داده سرطان DLBCL و به ازای درصدهای مختلفی از مقادیر گمشده مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج حاصل از روش پیشنهادی با نتایج سایر روش‌های تخمین مقادیر گمشده، نشان می‌دهد که روش پیشنهادی می‌تواند مقادیر گمشده را با دقت بالاتری تخمین بزند.