Název:
Vysokodimenzionální jednobuněčná cytometrie pro analýzu imunitního systému
Překlad názvu:
High-dimensional single cell cytometry approach for immune system analysis
Autoři:
Koladiya, Abhishek ; Němečková, Šárka (vedoucí práce) ; Cosma, Antonio (oponent) ; Souček, Karel (oponent) Typ dokumentu: Disertační práce
Rok:
2021
Jazyk:
eng
Abstrakt: [eng][cze] Technological advancement allowed for the advent of single-cell technologies capable of measuring a large number of cellular features simultaneously. These technologies have been subsequently used to shed light on the heterogeneity of cellular systems previously considered homogeneous, identifying the exclusive features of individual cells within cellular niches. Today, single-cell technologies represent an essential tool for studying the underlying immunological mechanisms correlating with disease. In this context, cytometry is one of the diverse high-throughput methods capable of examining more than 50 features per cell. However, utilising cytometry at its full potential requires the development of optimized assays. Additionally, the resulting high-dimensional data represent a challenge for existing computational techniques. This thesis attempts to address these challenges. The first part of the thesis is focused on developing a non-linear embedding algorithm for rapid analysis of cytometry datasets called EmbedSOM. The comparison of EmbedSOM with other state-of-the-art algorithms suggested the superiority of EmbedSOM with faster runtime. This is critical for the analysis of large datasets with millions of cells. Furthermore, EmbedSOM has additional functionality such as landmark guided...Technologický pokrok umožnil nástup nových technologií jednobuněčné analýzy, které jsou schopné současně měřit velký počet buněčných funkcí a vlastností. Tyto technologie byly následně použity k objasnění heterogenity buněčných systémů dříve považovaných za homogenní a pro identifikaci charakteristických vlastností jednotlivých buněk v jejich nikách. Technologie pro studium jednotlivých buněk dnes představují důležitý nástroj pro výzkum imunologických mechanismů, které jsou podstatou různých onemocnění. V této souvislosti je cytometrie jednou z mnoha vysoce výkonných metod schopných prozkoumat více než 50 znaků na jedné buňce. Využití plného potenciálu cytometrie však vyžaduje vývoj optimalizovaného panelu. Výsledná mnohadimenzionální data navíc představují výzvu pro existující výpočetní techniku. Tato práce se pokouší tyto výzvy řešit. První část práce je zaměřena na vývoj nelineárního algoritmu založeného na vkládání vysoko dimenzionálních uzlů do 2D prostoru pro rychlou analýzu cytometrických dat s názvem EmbedSOM. V porovnání s jinými nejmodernějšími algoritmy vykazuje EmbedSOM vyšší rychlost zpracování. To je zásadní pro analýzu velkých datových souborů s miliony buněk. Kromě toho má EmbedSOM další funkce, jako je možnost provádět vkládání uzlů na základě významných bodů, tzv. "landmarks",...
Klíčová slova:
jednobuněčná analýza; rekonstituce imunitních buněk; Vysoce-dimenzionální cytometrie; High-dimensional cytometry; immune cell reconstitution; single-cell analysis