Microbiome data analysis using compositional data approach
Bileşimsel veri yaklaşımı kullanarak mikrobiyom veri analizi
- Tez No: 771601
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYBAR CAN ACAR, DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZKAN UFUK NALBANTOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoistatistik, Biostatistics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enformatik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sağlık Bilişimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoenformatik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 114
Özet
İnsan vücudunda bulunan mikroorganizmalar, insan sağlığının korunmasında çok önemli bir rol oynar ve çevresel mikrobiyom, insan mikrobiyomunu etkiler. insan mikrobiyomunun ve iç mekan mikrobiyotasının ileri düzeyde anlaşılması, mikrobiotanın insan sağlığı ile olası ilişkilerini anlamaya yönelik ilk adımdır. Yeni Nesil Dizileme (YND) teknolojisi kısa sürede çok sayıda mikroorganizmanın tanımlanmasını ve incelenmesini sağlar. Çok sayıda mikroorganizmanın kısa sürede tanımlanmasıyla birlikte, çevre ve insan sağlığındaki rollerinin anlaşılmasına yönelik çalışmalar da önem kazanmıştır. Bu tez, mikrobiyom veri analizi üretimini, mikrobiyom verilerinin özelliklerini, mikrobiyom analizinin istatistiksel zorluklarını incelemektedir. Öncelikle, mikrobiyom verilerini analiz etmenin çeşitli yöntemlerinin kısa bir tarihçesini anlattık. Temel olarak, bileşimsel (compositional) yaklaşımları kullanarak mikrobiyom analizi yapmakla ilgilendik. Oluşturulan prosedürler 16S rRNA amplikon dizilemesinden elde edilen verilerle gösterildi, ancak bu prosedurler aynı zamanda shotgun metagenomik verileri içinde geçerlidir. Bu tez, log-oran metodolojisini tanıtan bileşimsel veri analizinin temellerini açıklar. Bu tezin ilk bölümü, mikrobiyal özelliklere dayalı ilişki kurma problemi ile ilgilenir ve düşük seviyeli mikrobiyal özelliklerle (OTUs veya ASVs) çalışmayı sağlamak için mikrobiyom verilerinin filogenetik gruplandırılmasına alternatif olarak bileşimsel (compositional) bir yaklaşım (Temel Mikrobiyal Gruplar - TMG) önerilir. Önerilen prosedürün kullanışlılığı Siroz veri setinde biyobelirteç adaylarını aramak için gösterilmektedir. Tezin ikinci kısmı mikrobiyal bulaşmaya odaklanmaktadır ve TMG mikrobiyal bulaş takibi için herhangi bir ipucunun araştırmasında kullanılması amaçlanmıştır. Bu amaçla Erciyes Üniversitesi Hastanesi'nde bir deney yapılmış ve mikrobiyom profilleri oluşturmak için Yoğun Bakım Ünitesinden (YBÜ) sürüntü örnekleri alınmıştır. Mikrobiyal aktarım nesneler arasında ardarda gerçekleştirilir. Bu nedenle numunelerin ortaya çıkan mikrobiyom profillerinin benzer mikrobiyal yapıya sahip olması beklenir. Bu durumda örnekler arasındaki taksonomik değişikliklerin değil, OTU/ASV bolluk değişikliklerinin araştırılması gerekir. Bulaşmayı analiz etmek için mikrobiyal iletim verisetine Temel Mikrobiyal Gruplar prosedürü uygulanmıştır. TMG'ler, OTU'lar için CoDa yaklaşımını kullanarak takson gruplamasına alternatif olarak geçerli bir gruplama sağlar ve mikrobiyom analizinde filogenetik bir ağaçta bulunmayan kaba OTU'lar grubuyla çalışma imkanı sunar.
Özet (Çeviri)
The microorganisms present in the human body play a crucial role in maintaining human health, and the environmental microbiome influences the human microbiome. Advanced understanding of the human microbiome and indoor microbiota is the first step towards understanding the potential relationships between health and microbiome. Next Generation Sequencing (NGS) enables identification and study of a large number of microorganisms in a short time. With the identification of a large number of microorganisms, the studies for the understanding of their role in the environment and human health have become important. This thesis examines the production and the properties of microbiome data and statistical challenges of microbiome analysis. First, we give a brief history of the various methods of analysing microbiome data. We are mainly concerned with performing microbiome analysis using compositional approaches. The proposed procedures were illustrated with the data from 16S rRNA amplicon sequencing but those also apply for microbiome shotgun metagenomics. This dissertation describes the basics of compositional data (CoDa) analysis introducing log-ratio methodology. The first part of this thesis deals with the problem of establishing relationship based on the microbial features annotated with taxonomic information, where a compositional alternative to phylogenetic grouping of microbiome data (Principal Microbial Groups - PMGs) is proposed to enable working with low-level microbial features (OTUs or ASVs). The usefulness of the proposed procedure is illustrated on a Cirrhosis dataset to search for biomarker candidates. The second part of the thesis focuses on the microbial transmission and PMGs are aimed to investigate any hint to track microbial transmission. An experiment that was conducted at Erciyes University Hospital for this purpose, and swab samples were gathered from the Intense Care Unit (ICU) to construct microbiome profiles. Microbial transmission is carried out between objects, so it is expected that resulting microbiome profiles of samples should have similar microbial structure. In this case, not taxonomic changes but OTU/ASV abundance changes between samples need to be investigated. PMGs procedure were applied to microbial transmission dataset in order to analyze the contagion. PMGs provide a valid grouping for OTUs alternative to taxon grouping using CoDa approach and it offers the possibility of working with coarse group of OTUs, which are not present in a phylogenetic tree in microbiome analysis.
Benzer Tezler
- Discovery of novel enzymes using proteomic approaches
Proteomik yaklaşımlar kullanılarak yeni enzimlerin keşfi
MERVE ÖZTUĞ KILINÇ
Doktora
İngilizce
2021
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER
DOÇ. DR. MÜSLÜM AKGÖZ
- Metaproteomic analysis of barley germination regime under the influence of increased temperature
Arttırılmış sıcaklık etkisi altında arpa çimlenme rejiminin metaproteomik analizi
ELİF GÖKSU KIZILYAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyokimyaYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DİDEM BALKANLI
DR. ÖĞR. ÜYESİ FLORİAN WEİLAND
- Türk inflamatuvar bağırsak hastalarının bağırsak mikrobiyomlarının sağlıklı bireylerle genomik düzeyde karşılaştırılması
Comparison of gut microbiota between Turkish patients with inflammatory bowel disease and healthy individuals at genomic level
MUNKHTSETSEG BANZRAGCH YAĞCI
Doktora
Türkçe
2023
Biyoteknolojiİstanbul ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞULE ARI
PROF. DR. ÖZGÜR KURT
- Microbiota analysis in dishwashers by using the next generation sequencing
Bulaşık makinalarındaki mikrobiotanın belirlenmesinde yeni nesil dna dizi analiz tekniğinin kullanılması
DUYGU KAVADARLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN GÜL-KARAGÜLER
PROF. DR. MELEK TÜTER
- Meme kanseri tanısı alan olgular ve barsak mikrobiyotası ile ilişkisinin prospektif değerlendirilmesi
Başlık çevirisi yok
MEHMET FATİH ÖZSARAY
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2024
Genel CerrahiKocaeli ÜniversitesiGenel Cerrahi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NUH ZAFER CANTÜRK