• 제목/요약/키워드: 마이크로어레이 이미지 분석

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ToMAS : 마이크로어레이 이미지 분석용 컴포넌트 도구 (ToMAS : Component Tools for Microarray Image Analysis)

  • 천봉경;장철진;진희정;이평준;김혜정;조환규
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (B)
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    • pp.241-243
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    • 2004
  • 마이크로어레이 칠을 이용한 실험은 한 번에 수백 혹은 수십만 개의 유전자 발현 정보나 유전자형을 얻을 수 있기 때문에 유전자 비교 분석에 있어서 획기적인 방법이라 할 수 있다. 정차 마이크로어레이 칩을 이용한 실험이 활발히 진행되면서 마이크로어레이 이미지 분석을 위한 소프트웨어가 필요로 하게 되었으며, 이를 위해 않은 소프트웨어들이 개발되었다. 하지만 지금까지 개발되어온 소프트웨어들은 필요한 기능을 하는 모듈을 재사용하여 소프트웨어를 쉽게 업데이트(update)하거나, 다른 소프트웨어 개발 시에 일부 필요한 모듈(module)들을 쉴게 재사용하기가 힘들었다 본 논문에서는 이러한 문제점을 극복하기 위해서 컴포넌트 기반으로 마이크로어레이 이미지 분석 소프트웨어 개발에 대해서 제안한다. 개발된 컴포넌트들은 사용자 편의에 맞게 새로운 마이크로어레이 이미지 분석 소프트웨어를 다시 개발하거나 단백질 침과 같은 다른 바이오 이미지 분석 소프트웨어 개발 시에서도 쉴게 재사용될 수 있어 개발기간 및 개발비용을 줄일 수 있다.

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균일 격자 구조 탐색을 이용한 마이크로어레이 주소 결정 알고리즘 (An Algorithm for Addressing in Microarray using Regular Grid Structure Searching)

  • 진희정;조환규
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2004년도 봄 학술발표논문집 Vol.31 No.1 (A)
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    • pp.955-957
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    • 2004
  • DNA 마이크로어레이(microarray)란 새로운 개념의 기술이 도입되면서, 이를 이용하여 유전체(genome)를 탐색하거나, 동시에 수천 개의 유전자간의 상호작용을 관찰 할 수 있게 되었다. 이러한 이점으로 인하여, 많은 DNA 마이크로어레이 실험이 시행되고 있다. DNA 마이크로어레이 실험으로 생성되는 이미지 데이터는 그 양이 방대하고, 분석하는 연구자에 따라 판정이 달라질 수 있으므로, 이를 효율적으로 분석할 수 있는 방법들이 필요하게 되었다. 하지만, 마이크로어레이 이미지 데이터는 반점(Spot) 위치의 변동이나 반점의 모양, 크기가 고르지 않는 것과 칼은 다양한 문제로 인하여 자동적으로 분석하기는 어렵다. 본 논문에서는 마이크로어레이의 균일 격자(regular grid) 구조 탐색을 이용하여 새로운 주소 결정 알고리즘을 소개한다.

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마이크로어레이 실험 및 분석 데이터 처리를 위한 통합 관리 시스템의 설계와 구현 (Design and Implementation of Integrated System for Microarray Data)

  • 이미경;최정현;조환규
    • 한국미생물·생명공학회지
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    • 제31권2호
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    • pp.182-190
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    • 2003
  • 마이크로어레이 기술이 널리 이용됨에 따라 마이크로어레이 이미지 데이터와 이미지 분석 데이터들이 급격히 늘어나고 있다. 그러나 국내에서는 그 데이터들을 효율적으로 관리하기 위한 시스템이 개발되어 공개된 경우가 없다. 그리고 마이크로어레이 실험은 한 실험실에서 분석하고 연구할 수 있는 유전자의 수가 제한되어 있으므로 서로 다른 연구실에서 실험한 연구 결과들을 공유함으로써 실험의 중복을 막을 수 있고 그 연구 결과들을 축척할 수 있다. 본 논문에서는 마이크로어레이 이미지 데이터를 처리 및 관리하기 위한 통합 시스템, WEMA(Web management of MicroArray)를 개발하였다. WEMA는 마이크로어레이 데이터 표준 규정의 제안인 MIAME(Minimal Information About a Microarray Experiment)에서 정의한 데이터 요소를 바탕으로 데이터 스키마를 설계하였으며 마이크로어레이 실험 설계에 따라 체계적으로 데이터를 관리하기 위해서 공동적인 데이터 단위를 정의하였다. WEMA의 주요 기능은 마이크로어레이 이미지 및 분석 데이터의 효율적인 관리, 데이터입출력의 통합 기능, 메타 파일 생성 등이다. 본 WEMA 시스템을 이용해서 실제로 한 식물 분자 생물학 연구실에서 만들어내는 마이크로어레이 이미지 데이터를 처리, 관리한 결과 생물학자들이 마이크로어레이 데이터를 체계적으로 관리, 분석할 수 있었으며 연구자들간의 데이터 교환 및 의사 소통이 원활히 이루어졌다.

마이크로어레이 설계과 실험을 위한 품질평가함수 (Quality Measures for Microarray Design and Experiments)

  • Kim, Pan-Gyu;Jin, Bee-Jeong;Cho, Hwan-Gue
    • 한국생물정보학회:학술대회논문집
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    • 한국생물정보시스템생물학회 2003년도 제2차 연례학술대회 발표논문집
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    • pp.155-163
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    • 2003
  • 마이크로어레이를 이용한 발현실험이 기하급수적으로 늘어남에 따라 마이크로어레이이미지를 자동으로 처리하는 기술에 대한 요구가 커지고 있고, 이에 대한 연구도 많아지고 있다. 마이크로어레이 이미지를 자동으로 처리하기 위해서는 각 이미지가 가지고 있는 스팟 패턴를 알아보고, 자동화 정도를 측정할 수 있는 품질평가함수가 필요하다. 우리는 본 논문에서 마이크로어레이 이미지 분석의 자동화에 대한 평가를 도와주는 스팟 패턴의 품질평가함수(quality measure)를 정의하고, 각 실험이 얼마나 잘 이루어졌는지를 예측할 수 있는 품질제어평가함수(quality control measure)를 정의한다. 또한 마이크로어레이 실험과 이미지에 대한 품질을 평가하기 위해서 이미지내의 블럭들과 스팟들에 대한 통계량을 이용하고, 스팟들의 발현값에 대한 정확도를 측정하기 위한 품질평가함수들을 정의한다. 이러한 품질평가함수의 측정을 위해서 최대정규정점의 집합(maximal regular point set)과 메타그리드를 이용한다.

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SMILE : 마이크로어레이 데이터 저장.관리.분석을 위한 통합 LIMS 개발 (SMILE : Development of an Integrated LIMS for Management and Analysis of Microarray Data)

  • 이정원;진희정;조환규
    • 한국정보과학회:학술대회논문집
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    • 한국정보과학회 2006년도 가을 학술발표논문집 Vol.33 No.2 (A)
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    • pp.6-10
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    • 2006
  • 마이크로어레이 실험의 등장으로 한 번에 수백 개에서 수천 개의 유전자를 실험할 수 있게 되었다. 이는 기존의 실험과 비교했을 때 질적인 측면과 양적인 측면에서 가히 혁신적이라 할 수 있다. 마이크로어레이 칩을 이용한 실험에서 쏟아져 나오는 엄청난 데이터를 비교, 분석, 관리하기 위해서는 실험실의 마이크로어레이 분석 소프트웨어나 시스템간의 데이터 형식이 호환되어야 하며, 소프트웨어의 지원 또한 획기적이고 효율적이어야 한다. 본 논문에서는 다양한 종류의 마이크로어레이 입력 데이터 및 분석 데이터를 다룰 수 있고, 표준 파일 형식으로의 변환 기능을 제공하며, 마이크로어레이 이미지 분석용 소프트웨어인 ArrayMall[1,2]과 유전자 조절 네트워크 분석 시스템인 GENAW[3]를 통합하고 마이크로어레이 실험데이터의 분석, 관리 및 데이터 공유를 위한 분산 시스템인 SMILE[4]에 대해 소개한다.

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균일 격자 구조 탐색을 이용한 마이크로어레이 반점 주소 결정 알고리즘 (An Algorithm for Spot Addressing in Microarray using Regular Grid Structure Searching)

  • 진희정;조환규
    • 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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    • 제31권9호
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    • pp.514-526
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    • 2004
  • 최근 마이크로어레이 실험기술의 개발로 인해서 생물학자들은 한꺼번에 수천 혹은 수만 개의 유전자 발현실험이 가능하게 되었다. 마이크로어레이를 이용한 유전자 발현 패턴 분석에 필요한 이미지의 분석 작업은 사용자의 많은 수작업이 필요하며, 올바른 결과를 얻기 위해서 많은 주의가 필요하다. 그러므로 사용자의 수작업을 최소화하고 정확한 발현결과를 얻기 위해서 마이크로어레이 이미지의 자동 분석 방법이 필요하다. 일반적으로 마이크로어레이 데이타는 반점(spot) 위치의 변동이나 모양, 크기가 고르지 않는 것과 같은 다양한 문제로 인하여 자동 분석이 어렵다. 특히 블록과 반점의 주소를 결정하는 것은 마이크로어레이 분석 중 어려운 단계이며, 대부분 상용 프로그램에서는 수작업을 통해서 해결하거나, 수작업이 필요한 반자동시스템을 이용하고 있다. 본 논문에서는 균일 격자(regular grid) 구조 탐색을 이용하여 새로운 블록과 반점의 주소를 결정하는 알고리즘을 소개한다. 본 알고리즘에서는 입력된 반점들의 중심점을 이용하여, 균등 일직선 서열(equally spaced and collinear sequence)을 생성하고 이를 통하여 이미지의 기울기와 단위길이를 계산한다. 계산되어진 기울기와 단위길이를 이용하여 가상점을 허용한 균등 일직선서열을 다시 생성하고, 이를 이용하여 마이크로어레이의 주소를 결정한다. 실험 결과 다양한 실험 데이터에 대하여 매우 안정적이며, 신뢰성이 높은 결과를 얻을 수 있었다. 본 알고리즘에 대한 자세한 정보는 http://jade.cs.pusan.ac.kr/~autogrid에 정리되어 있다.

cDNA 마이크로어레이 이미지를 위한 그래프 모델과 분석 알고리즘 (A Graph Model and Analysis Algorithm for cDNA Microarray Image)

  • 정호열;황미녕;유영중;조환규
    • 한국정보과학회논문지:시스템및이론
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    • 제29권7호
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    • pp.411-421
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    • 2002
  • 본 논문에서는 마이크로어레이 처리를 위한 새로운 이미지 분석 알고리즘과 격자 반점들의 위상 정보를 이용하여 격자의 위치를 결정하는 방법을 제시한다. 마이크로어레이는 유전자의 발현량의 측정을 위해서 수만 혹은 수십 만개의 유전자에 대해서 한번에 실험을 할 수 있는 장비이다. 한번의 실험으로 생성되는 데이터 양이 엄청나게 많기 때문에 자동화된 분석이 필요하다. 이 마이크로어레이의 실험 결과는 16-비트 회색조 이미지 파일로 하나의 유전자가 여러 개의 픽셀로 뭉쳐져 있는 반점(spot)이 격자 구조형태로 나타난다. 본 논문에서 이미지 데이터에서 그래프 구조를 생성하여 이들 반점이 어느 격자에 속하는지 결정하는 알고리즘과 격자 구조의 기울어짐을 측정하여 격자의 정확한 위치와 모양을 결정하는 방법을 제시하고 실제 이미지 데이터를 통한 많은 실험 결과를 보여 준다.

마이크로어레이 이미지 분석을 위한 계층적 그리드 정렬 알고리즘 (A Hierarchical Grid Alignment Algorithm for Microarray Image Analysis)

  • 천봉경;진희정;이평준;조환규
    • 한국정보과학회논문지:소프트웨어및응용
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    • 제33권2호
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    • pp.143-153
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    • 2006
  • 마이크로어레이(microarray) 실험은 수백 개 혹은 수천 개의 유전자 발현(expression) 정보를 한 번에 실험을 할 수 있기 때문에, 유전자 비교분석에 있어서 획기적인 실험 방법이다. 먼저, 각 유전자의 발현량을 측정하기 위해서 마이크로어레이 실험 결과로 생성된 이미지를 분석해야 한다. 그러나 마이크로어레이 이미지는 많은 유전자들로 구성되어 있기 때문에 사용자가 일일이 수동으로 유전자인 스팟(spot)들을 분석하기는 어려운 일이다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 메타그리드(meta-grid)를 이용한 그리딩(gridding) 방법과 자동 그리딩 방법이 제안되었지만, 여전히 이 방법들은 문제점을 가지고 있다. 예를 들어, 메타 그리딩 방법은 동일한 마이크로어레이 칩에서 생성된 이미지일 지라도, 실험 시 발생하는 오류로 인해 그리딩 시 사용자의 수작업이 필요하다. 자동 그리딩 방법은 생성된 마이크로어레이 이미지가 잡영이 많거나 발현율이 낮을 경우, 이미지 분석 작업을 수행하지 못할 수도 있다. 본 논문에서는 메타 그리딩 방법과 자동 그리딩 방법을 혼합한 새로운 그리딩 방법인 자동 메타 그리딩 방법을 위한 계층적 그리드 정렬(hierarchical grid alignment) 알고리즘을 제안한다. 자동 메타 그리딩 방법은 메타 그리드를 입력으로 하여, 계층적 그리드 정렬 알고리즘을 통해 메타 그리드를 마이크로어레이 이미지에 맞게 자동으로 정렬해주는 방법이다. 실험 결과, 본 논문에서 제안한 방법은 이전 방법들보다 휠씬 강건하고 신뢰할 수 있는 그리딩 결과를 제공하였다. 또한 같은 칩에서 생성된 다수의 이미지들을 동시에 분석하는 일괄 분석(batch analysis)시 제안한 방법을 적용함으로써, 보다 신뢰할 수 있는 일괄 분석 환경을 제공해 줄 수 있다. 분리된 빈도수가 높았다는 것과 무관하지 않을 것으로 사료된다. 특히 S. cerevisiae와 Z. rouxii 두 균주는 무염 또는 7% NaCl이 첨가된 배지에서 가장 먼저 가스를 생성하였으며 7% NaCl이 첨가된 조건하에서의 가스생산량은 Z. rouxii 및 S. cerevisiae 각각에서 0.024 ml/ml/hr, 0.013ml/ml/hr로 나타났다.분중 acetix acid ethyl ester, 3-methyl-1-butanol, acetix acid, 2-phenylethanol등의 성분이 다른 향기 성분에 비해 면적 비율이 높은 경향을 보였다.$의 반응표면을 정준분석한 결과 중속 변량인 ${\beta}-carotene$추출함량이 최대점임을 확인하였다. 3) 최적조건 즉, 압력은 350bar, 온도는 $51^{\circ}C$ 및 시간은 200min의 조건을 동시에 만족하는 관심영역에서의 ${\beta}-carotene$의 최대추출량은 생당근 100g당 10,611 ${\mu}g$으로 예측되었다.이 높은 반면 AsA는 둘다 낮은 편이었다. 무기질은 무에서 Fe, Ca, Na, K과 우엉에서는 Na, P, K의 잔존량이 높은 반면 우엉에서 Fe의 잔존율이 극히 낮았다. 6. 각종 조리시 비타민과 무기질의 잔존상태가 전체적으로 좋은 결과를 보인 채소의 순서는 사용된 횟수에 차이가 있으나 도라지>들깻잎, 양배추>무, 오이>참취, 상추>숙주>시금치, 우엉, 돌나물>당근, 호박>콩나물>가지로 나타났으며, 조리법 중에서 잔존율이 좋은 것은 비타민의 경우는 생채이었고 무기질은 생채, 볶음, 조림이었다. 또한 Vit.A는 생채, 볶음, 조림에서 Niacin은 생채, 조림, 찜에서 AsA는

Non-negative matrix factorization 을 이용한 마이크로어레이 데이터의 클러스터링 (Clustering gene expression data using Non -Negative matrix factorization)

  • Lee, Min-Young;Cho, Ji-Hoon;Lee, In-Beum
    • 한국생물정보학회:학술대회논문집
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    • 한국생물정보시스템생물학회 2004년도 The 3rd Annual Conference for The Korean Society for Bioinformatics Association of Asian Societies for Bioinformatics 2004 Symposium
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    • pp.117-123
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    • 2004
  • 마이크로어레이 (microarray) 기술이 개발된 후로 연관된 유전자 클러스터 (cluster)를 찾는 문제는 깊이 연구되어왔다. 이 문제는 핵심적인 과제 중 하나는 생물학적으로 타당한 클러스터의 수를 결정하는 데 있다. 본 논문은 최적의 클러스터 수를 결정하는 기준을 제시하고, non-negative factorization (NMF)를 이용해 클러스터 centroid의 패턴을 찾는 방법을 제안한다. NMF에 의해 발견된 각각의 패턴은 생물학적 프로세스의 특정 부분으로 해석될 수 있다. NMF는 factor matrix의 entity를 non-negative로 제약 (constraint)하고, 이 제약은 오직 additive combination만 허용하기 때문에 이러한 부분적인 패턴을 찾아낼 수 있다. NMF의 유용성은 이미지 분석과 텍스트 분석에서 이미 입증되어 있다. 본 논문에서 제안한 방법에 의해 위의패턴과 유사한 발현 패턴을 갖는 유전자를 모을 수 있었다. 제안된 방법은 human fibroblast데이터와 yeast cell cycle 데이터에 적용해 성능을 입증하였다.

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MicroArray의 직관적 시각적 분석을 위한 웹 기반 분석 도구 (Web-based microarray analysis using the virtual chip viewer and bioconductor.)

  • 이승원;박준형;김현진;강병철;박희경;김인주;김철민
    • 한국지능정보시스템학회:학술대회논문집
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    • 한국지능정보시스템학회 2005년도 춘계학술대회
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    • pp.198-201
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    • 2005
  • DNA microarray 칩은 신약 개발, 유전적 질환 진단, Bio-molecular 상호작용 연구, 유전자의 기능연구 등 폭넓게 사용되고 있다. 이 논문은 cDNA mimcroarray 데이터를 분석하기 위한 웹형태의 시스템 개발에 대한 내용을 다룬다. 하나의 cDNA microarray에는 수 백에서 수 만개의 유전자가 심어져 있으며, 데이터를 분석할 때 대량의 데이터와 다양한 형태의 오류로 인해서 데이터간의 차이를 보정하는 분석 도구와 통계적 기법들이 사용되어야 한다. 본 논문에서는 가상 칩 뷰어를 이용하여 실제 microarray 데이터의 foreground intensity에서 백그라운드의 intensity를 제거하여 일반화된 칩 이미지를 생성한다. 이 가상 칩 뷰어는 여러 가지 필터효과와 서로 다른 두 형광의 차이를 조정하는 global normalization 기법을 사용하여 발현 유전자 분석을 시각적으로 할 수 있고, 중복된 마이크로어레이 칩 데이터를 통하여 시간이 많이 걸리는 분석전 칩의 유효성을 검토할 수 있다. 칩 데이터의 normalization을 위한 통계 방법으로 R 통계 도구와 linear 모델을 사용하여 microarray 칩의 유전자 발현 양상을 분석한다. 통계적 방법을 사용하지 않은 데이터를 추출, 이 데이터의 패턴 그래프 그리고 발현 레벨을 분류하여 마이크로어레이의 각 스팟의 유효성 검토의 정확성을 높였다. 이 시스템은 칩의 유효성 검토, 스팟의 유효성 검토, 유전자 선정에 대해 분석의 용이성과 정확성을 높일 수 있었다.

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