Drug repositioning for neurodegenerative diseases based on bioinformatics and text mining analysis
Biyoinformatik ve metin madenciliği analizine dayalı nörodejeneratif hastalıklar için ilaç yeniden konumlandırma
- Tez No: 887073
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ESRA GÖV
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Genetik, Bioengineering, Biotechnology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: ilaç yeniden konumlandırma, makine öğrenmesi, nörodejeneratif hastalıklar, drug repurposing, machine learning, neurodegenerative diseases
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Adana Alparslan Türkeş Bilim Ve Teknoloji Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Nörodejeneratif hastalıklar (NDH), nörodejenerasyonun olduğu, ilerleyici ve tedavi seçeneği kısıtlı olan hastalıklardır. Bu tezde, makine öğrenmesi ile entegre kapsamlı bir biyoinformatik yaklaşımı kullanarak seçtiğimiz NDH olan Alzheimer Hastalığı (AD), Parkinson Hastalığı (PD), Huntington Hastalığı (HD) ve Amyotrofik Lateral Skleroz (ALS) için ilaç repozisyon çalışmalarına odaklandık. Hastalık ve sağlıklı örnekleri içeren transkriptomik veriler seçildi ve gruplandırıldı. Farklı şekilde ifade edilen genler (DEG'ler) belirlendi ve ortak DEG'lere yönelik ko-ekspresyon ağı analizi yapıldı. Önemli gen kümelerini belirlemek için Rastgele Orman, Destek Vektör Makinesi (SVM) ve K-En Yakın Komşu (KNN) algoritmaları kullanıldı. Bu gen kümeleri, ilaç yeniden konumlandırma analizi için kullanıldı. Potansiyel ilaç adaylarını belirlemek amacıyla beş makine öğrenimi algoritması (Doğrusal Regresyon, SVR, Rastgele Orman, Gradient Boosting ve Sinir Ağı) uygulandı ve en yüksek öngörülen kat değişimine sahip ilaçlar belirlendi. Bu ilaçların yeniliği, metin madenciliği ile doğrulandı. AD için 5 aday ilaç: Dmnq, İnterferon beta-1b, Siflutrin, Torcetrapib ve Vx. PD için 9 aday ilaç: İnterferon beta-1b, Aplidin, Androstanolon, Ribavirin, Dmnq, Doğal alfa interferon, İnterferon beta-1a, Klinafloksasin ve Bikalutamid. ALS için 5 aday ilaç: Nilotinib, Trovafloksasin, Apratoxin A, Karboplatin ve Klinafloksasin. Dmnq ve İnterferon beta-1b AD ve PD, Klinafloksasin ise ALS ve PD için ortak olarak belirlendi. Bulgularımızın wet lab çalışmalarıyla doğrulanması, NDH için yeni tedavi seçenekleri sunabilir.
Özet (Çeviri)
Neurodegenerative diseases (NDDs) are a group of complex diseases with limited treatment options. This thesis presents a comprehensive bioinformatics approach to identify repurposed drug candidates for NDDs, focusing on Alzheimer's Disease (AD), Parkinson's Disease (PD), Huntington's Disease (HD), and Amyotrophic Lateral Sclerosis (ALS). Transcriptomic data including disease and healthy samples were selected and grouped. Differentially expressed genes were identified and co-expression network analysis was performed. Machine learning (ML) algorithms were applied to identify prominent gene clusters. These significant gene clusters were used for drug repositioning analysis. Five ML algorithms (Linear Regression, SVR, Random Forest, Gradient Boosting and Neural Network) were performed to predict the fold change of potential drug candidates. The novelty of these drugs was verified by text mining analysis. For AD, we identified 5 candidate drugs: Dmnq (2,3-dimethoxy-1,4-naphthoquinone), Interferon beta-1b, Cyfluthrin, Torcetrapib, and Vx. For PD, 9 candidate drugs: Interferon beta-1b, Aplidin, Androstanolone, Ribavirin, Dmnq, Natural alpha interferon, Interferon beta-1a, Clinafloxacin, and Bicalutamide. Lastly, for ALS, 5 candidate drugs: Nilotinib, Trovafloxacin, Apratoxin A, Carboplatin, and Clinafloxacin. Among these novel drugs, Dmnq and Interferon beta-1b drugs were common for AD and PD, while Clinafloxacin is common for ALS and PD. Validation of these findings with wet lab studies may provide new treatment options for NDDs.
Benzer Tezler
- Uncovering dysregulated miRNA-mRNA networks in Alzheimer's disease through integrated bioinformatics and their potential as blood-based biomarkers
Alzheimer hastalığı'nda entegre biyoinformatik yöntemler kullanılarak disregüle miRNA-mRNA ağlarının ortaya çıkarılması ve kan temelli biyobelirteç olarak potansiyellerinin araştırılması
BİRGÜL ÇOLAK AL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyolojiİstanbul Medeniyet ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NAGEHAN ERSOY TUNALI
- Parkinson hastalığında protein-protein etkileşim temelli ilaç yeniden konumlandırma yaklaşımlarıyla yeni ilaç hedefi adaylarının belirlenmesi
Identification of novel drug targets for Parkinson's disease by protein-protein interaction based drug repositioning approaches
İSA YÜKSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyoistatistikGebze Teknik ÜniversitesiBiyoinformatik Sistemler Biyolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUNAHAN ÇAKIR
- Integrative analysis of transcriptome data and genome-scale metabolic networks to identify candidate drug targets and drugs for Parkinson's disease
Transkriptom verilerinin genom-ölçekli metabolik ağlarla bütünleşik analizi ile Parkinson hastalığı için ilaç ve ilaç hedefi adayları belirlenmesi
ALİ KAYNAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyomühendislikGebze Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUNAHAN ÇAKIR
- Investigation of transneuronal degeneration in traumatic injury and neurodegenerative diseases
Travmatik hasar ve nörodejeneratif hastalıklarda transnöronal dejenerasyonun araştırılması
ESRA NUR YİĞİT
Doktora
İngilizce
2022
BiyoteknolojiGebze Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIL KURNAZ
PROF. DR. GÜRKAN ÖZTÜRK
- Alzheimer modelinde: ilaç-hedef etkileşim tahmini
Drug-target interaction prediction in the alzheimer model
MÜNEVVER DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikSüleyman Demirel ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELÇUK ÇÖMLEKÇİ
PROF. DR. ECİR UĞUR KÜÇÜKSİLLE