Geri Dön

Friedreich ataksisi modelinde hesaplamalı ilaç keşfi: Açıklanabilir yapay zekâ teknolojisi

Computational drug discovery in the Friedreich ataxy model: Explainable ai technology

  1. Tez No: 724240
  2. Yazar: KEVSER KÜBRA KIRBOĞA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ECİR UĞUR KÜÇÜKSİLLE, DOÇ. DR. UTKU KÖSE
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Süleyman Demirel Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 64

Özet

Friedreich Ataksisi (FA/FRDA), sinir sisteminde ilerleyen hasarlara sebep olan ve yürüme bozukluğu, konuşma problemleri, diyabet, kalp hastalıkları gibi geniş bir semptom yelpazesine sahip olan otozomal resesif geçişli bir genetik hastalıktır. İlaç keşif sürecinin çok uzun, maliyetli bir süreç olması ve FA hastalığının patolojisinin net bir şekilde belirlenememesinden dolayı FA'nın henüz bir ilaç veya genetik tedavisi bulunmamaktır. Bu nedenle, son yıllarda ilaç keşfi sürecinde yapay zekâ teknikleri kullanılmaktadır. Bu konuda her ne kadar başarılı sonuçlar elde edilse de oluşturulan modellerin açıklanamaması bir problem olarak görülmüştür. Bu noktada Açıklanabilir yapay zekâ (XAI) kavramı ortaya atılmıştır. XAI, makine öğrenmesi algoritmalarının oluşturduğu sonuçları ve çıktıları daha güvenli bir şekilde kavrayabilmeye olanak sağlayan süreçler ve yöntemlerdir. XAI'nın daha kısa sürede ve daha az maliyet ile molekül keşfinde ve geliştirilmesinde etkili olacağı düşünülmektedir. Bu tez çalışmasında hesaplamalı yöntemler kullanılarak FA genetik hastalığı için demir şelatör moleküllerin keşfi ve taraması yapılmıştır. Sanal tarama yöntemi ile moleküler özellikleri hesaplanan demir şelatör moleküllerinin keşif sürecinde, hangi moleküler parmak izlerinin yüksek oranda etki ettiği açıklanabilir yapay zekâ (XAI) yöntemi ile belirlenmiştir. FA için taranan demir şelatör ajanlarının Lipinski ve PIC50 değerleri doğrultusunda hesaplanan SHAP (SHapley Additive ExPlanations) değerlerinin sonuçlarına göre, aromatik halkaların ve bu aromatik halkaların oluşturduğu tekli ve çiftli bağların ilaç keşif sürecine en fazla katkıyı sağladığı görülmüştür. Kimyasal halka sisteminin, sayısının ve O(oksijen) atomunun varlığının da demir şelatör moleküllerin ilaç olma sürecinde etki olduğu görülmüştür. Teorik ve uygulamalı araştırmalarla da birbirini destekleyen hesaplamalı ilaç keşfi çalışması sonucunda, FA için geliştirilecek olan demir şelatör ajanların dizaynı ve keşfi sürecinde aromatik halka yapılarının bağ sayısının ilaç keşif sürecine yüksek oranda katkı sağladığı açıklanmıştır.

Özet (Çeviri)

Friedreich's Ataxia (FA/FRDA) is an autosomal recessive genetic disease that causes progressive damage to the nervous system and has a wide range of symptoms such as gait disturbance, speech problems, diabetes, and heart diseases. Since the drug discovery process is a very long and costly process and the pathology of FA disease cannot be determined clearly, there is no drug or genetic treatment for FA yet. Therefore, artificial intelligence techniques have been used in the drug discovery process in recent years. Although successful results were obtained in this regard, it was seen as a problem that the models created could not be explained. At this point, the concept of explainable artificial intelligence (XAI) was introduced. XAI is the processes and methods that allow you to more securely grasp the results and outputs of machine learning algorithms. It is thought that XAI will be effective in molecule discovery and development in a shorter time and with less cost. In this thesis, iron chelator molecules were discovered and screened for FA genetic disease using computational methods. In the discovery process of iron chelator molecules, the molecular properties of which were calculated by the virtual scanning method, which molecular fingerprints were highly influential was determined by the XAI method. According to the results of the SHAP (SHApley Additive ExPlanations) values calculated in line with the Lipinski and PIC50 values of the iron chelator agents screened for FA, it was seen that the aromatic rings and the single and double bonds formed by these aromatic rings contributed the most to the drug discovery process. It has been observed that the chemical ring system, its number and the presence of O (oxygen) atoms have an effect on the drug process of iron chelator molecules. As a result of the computational drug discovery study that supports each other with theoretical and applied research, it has been explained that the number of bonds of aromatic ring structures contributes to the drug discovery process in the design and discovery process of iron chelator agents to be developed for FA.

Benzer Tezler

  1. Generation of induced pluripotent stem cell (iPSCs)-based models of Friedreich's Ataxia (FRDA)

    Başlık çevirisi yok

    SİMGE KELEKÇİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2020

    Moleküler TıpKoç Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. TEVFİK TAMER ÖNDER

  2. Heterochromatin effects in friedreich's ataxia and sexual dimorphism

    Friedreich ataksisi ve eşeysel dimorfizmde heterokromatin etkileri

    CİHANGİR YANDIM

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    GenetikImperial College London

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RICHARD FESTENSTEIN

  3. Friedreich ataksisinde GAA trinükleotid tekrarlarının incelenmesi

    Study of GAA trinucleotide repeat expansion in Friedreich ataxia

    MEHMET BERTAN YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2001

    Tıbbi BiyolojiÇukurova Üniversitesi

    Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. HALİL KASAP

    Y.DOÇ.DR. DİLARA SÜLEYMANOVA

  4. Spinoserebellar ataksilerde nörooftalmolojik ve nörootolojik bulgular

    Başlık çevirisi yok

    HATİCE KARASOY

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    1989

    NörolojiEge Üniversitesi

    Nöroloji Ana Bilim Dalı

  5. The molecular pathology of friedreich ataxia: DNA analysis and diagnosis in Turkish patients

    Friedreich ataksisinin moleküler patogenezi: Türk hastalarda DNA analizi ve tanı

    CAROLİNE SELMA PİRKEVİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2005

    BiyolojiBoğaziçi Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. NAZLI BAŞAK