Desarrollo de un programa informático para el análisis automatizado de fragmentos en geles de electroforesis

Documentos relacionados
Introducción a la Bioinformática

GENOMICA Y PROTEOMICA

Ensayos de restricción

Tema: Edición de audio para video

IFCT0209 Sistemas Microinformáticos

3. MATERIALES Y MÉTODOS

Tema: Edición de audio para video

Criterios de calificación para el módulo profesional de Aplicaciones Ofimáticas

Técnico Superior en Laboratorio Clínico y Biomédico

Tipo Tm ( O C) Tamaño (pb) Segregación

Excel Fundamentos de Excel. Área académica de Informática

MODELADO DE PATRONES MELÓDICOS MEDIANTE TRIES.

REGULACIÓN DE LA EXPRESIÓN GÉNICA EN PROCARIOTAS ANÁLISIS DE LA EXPRESIÓN DE LACZ

UF0321 Aplicaciones Informáticas de Hojas de Cálculo

Técnicas de inteligencia artificial. Visión Artificial Detección de aristas y puntos característicos

SOILMATIC EQUIPO S AUTOMÁTICOS DE SUELOS. Software EDS

Software Desarrollado: la aplicación HAdDA

LibreOffice Calc II INTRODUCCIÓN A LAS TECNOLOGÍAS INFORMÁTICAS

Algoritmos Genéticos y sus Aplicaciones

La continua mejora en la tecnología de control y comunicaciones de aeronaves no tripuladas y la miniaturización e incremento de definición que están

MOS EXCEL APLICAR FORMATO A CELDAS Y RANGOS. Aplicar formato a la estructura de las celdas.

La tecnología genómica al servicio de la Investigación y la Salud

PRÁCTICA 5 GESTIÓN DE LAS CARGAS DE TRABAJO DE LOS RECURSOS Y DELIMITACIONES DE TAREAS

FICHEROS Y BASES DE DATOS (E44) 3º INGENIERÍA EN INFORMÁTICA. Tema 3. Estructuras de Almacenamiento. Básicas. Definición y Manejo.

DNA MICROARRAYS: EXPERIMENTOS COMPARATIVOS. JUAN CARLOS OLIVEROS COLLAZOS BioinfoGP, CNB-CSIC

Capítulo 6. Conclusiones del estudio. 6.1 Conclusiones y aportaciones principales

Parte de Algoritmos de la asignatura de Programación Master de Bioinformática. Búsqueda exhaustiva

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN PARA LAS TRABAJADORAS Y TRABAJADORES

Genética Medicina Nicolás Jouve Curso

PLANIFICACIÓN DE ASIGNATURA

EXCEL I UNIDAD 1 EMPEZANDO A TRABAJAR CON EXCEL (SEMANA 1)

INSERCIÓN DE GRÁFICOS

MÁSTER MÁSTER EN BIOLOGÍA MOLECULAR Y CITOGENÉTICA. MAS241

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE TLAXCALA FACULTAD DE CIENCIAS BÁSICAS, INGENIERÍA Y TECNOLOGÍA PROCESAMIENTO DIGITAL DE LA IMAGEN

Técnico Especialista TIC en Aplicaciones Microinformáticas. Creación, Diseño y Edición Digital

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE COSTA RICA VICERRECTORÍA DE INVESTIGACIÓN Y EXTENSIÓN DIRECCIÓN DE PROYECTOS INFORME FINAL DE PROYECTO

CAPITULO 5. Introducción al procesamiento de imágenes. Continuar

UNIVERSIDAD NACIONAL AGRARIA LA MOLINA

CÓDIGO: FO-DOC-81 VERSIÓN: 01 PÁGINA: 1 de 5 PROCESO DOCENCIA FECHA: 03/03/2014 FORMATO DISEÑO DE CURSO PROGRAMAS PRESENCIALES

CURSO DE EXCEL FORMATO DE CELDAS

Gráficos Ms Excel. Los datos deben encontrarse en una o más áreas rectangulares, no tiene porque se contiguas.

Este programa estadístico está organizado en dos bloques: el editor de datos y el visor de resultados.

MEMORIA DE RESULTADOS

Tipos de gráficos disponibles

Fondo Sectorial CONACYT-INEGI Propuesta de tema para integrar la Convocatoria

Gráficos de columnas. Excel Guía de ejercicios Informática 1. Universidad Nacional de Ezeiza

Secuenciación de DNA. Bioinformática, Elvira Mayordomo

Manejo de datos SPSS CAMERINA LAURA RAMIREZ GALLEGOS

Técnicas del ADN recombinante Introducción

MEMORIA. E 3.1 Software de reconstrucción de la mallas en bruto a partir del segmentado de imágenes. Entregable: E3.1. Paquete de trabajo: 3

Criterios para normalizar la gestión de documentos en los archivos de gestión. Tipos de documentos de archivo y agrupaciones documentales.

La última versión disponible cuando se redactó este manual era la 5 Beta (versión ), y sobre ella versa este manual.

CONTENIDOS TEMATICOS DE EXCEL BASICO

EL EMPLEO DE ANÁLISIS BIOQUÍMICOS Y MOLECULARES EN EL EXAMEN DHE MOLECULARES EN EL EXAMEN DHE

CURSO DE EXCEL FORMATO DE CELDAS

SISTEMAS AEREOS NO TRIPULADOS Trimble Business Center UAS avanzados

TRATAMIENTO DIGITAL DE IMÁGENES CHUVIECO, E Teledetección ambiental. La observación de la Tierra desde el espacio. Ed. Ariel Ciencia.

CI Politécnico Estella

MAGIC DRAW UML. Índice. José Ignacio Colmenero González Carlos Pérez Herrero José Luis Bravo Sánchez

w w w. b a l a n c a s m a r q u e s. p t B M G e s t

Mapeo, Ensamble y Comparación del Genoma

INTERPRETACIÓN DE GELES DE DNA DIGERIDOS CON ENZIMAS DE RESTRICCIÓN

1 Introducción a Access Información general. 1.2 Entorno de trabajo. 1.3 Estructura de las bases de datos

Métodos de Biología Molecular y de Ingeniería Genética

La era digital llega a la Citología

Microsoft Excel básico 2007

Procesamiento de imágenes

Transferencia de material genético II. Ensayos de restricción (digestión) del plásmido Electroforesis en geles de agarosa

IMPLANTACIÓN DE SISTEMAS OPERATIVOS

Redes y Sistemas Complejos

Sencilla conectividad y rápida transferencia de imágenes gracias a la interfaz USB 2.0.

DISEÑO ÓPTIMO SIMULTÁNEO DE TOPOLOGÍA Y GEOMETRÍA DE ESTRUCTURAS ARTICULADAS MEDIANTE TÉCNICAS DE CRECIMIENTO

BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROGRAMA

PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Y ACREDITACIÓN DE LAS COMPETENCIAS PROFESIONALES CUESTIONARIO DE AUTOEVALUACIÓN PARA LAS TRABAJADORAS Y TRABAJADORES

Señor estudiante este taller debe realizarlo en su casa y presentarlo en una memoria USB o CD, para abrirlo en Excel 2003 Gracias.

KITS EDUCATIVOS DE BIOLOGÍA MOLECULAR

Secuenciación de DNA. Bioinformática, Elvira Mayordomo

Tecnología del ADN recombinante.

Ingeniería genética y biotecnología. Ing. MBtA Kevin Estévez Ramírez Departamento de Agroindustria UNAH-CUROC

Nuevas Prestaciones para CESVA Insulation Studio (CIS)

Un acceso fácil a la información es la base para una buena gestión.

SYNERON. un producto

Fecha de elaboración: 25 de mayo de 2010 Fecha de última actualización: 27 de mayo de 2010

ESTUDIO DE POLIMORFISMOS ALU HUMANOS POR PCR

CURSO EXCEL BÁSICO INTERMEDIO

FICHEROS Y BASES DE DATOS (E44) 3º INGENIERÍA EN INFORMÁTICA. Tema 4. Técnicas de Dispersión. Definición y Manejo.

Sencilla conectividad y rápida transferencia de imágenes gracias a la interfaz USB 2.0.

INBIOMED: Grupos participantes. 13 grupos, 11 centros, 6 CCAA, 100 investigadores

Guía de actividades. Trabajo colaborativo 2

Precision, Reliability & Productivity OPCIÓN ROBOBEND

En la tabla de clientes se han añadido campos para poder consignar datos comerciales y de contactos

Imágenes y Gráficos. capítulo 06

e-netcamcounter Console

Normas de Calidad y Ética en el Empleo de Programas Informáticos Utilizados en Bioinformática (Online)

Dirigido: Prioritariamente a Desempleados inscritos como demandantes SEF de la Región de Murcia.

Uso de nuevas tecnologías para el desarrollo de variedades de arroces INIA

Química Biológica Patológica Técnicas de Biología Molecular aplicadas a Bioquímica Clínica

Perspectivas y desafíos de la selección genómica: una nueva herramienta para la mejora genética?

- De alta capacidad (P1, PAC, BAC, YAC)

Transcripción:

Informe final de proyecto Desarrollo de un programa informático para el análisis automatizado de fragmentos en geles de electroforesis Centro: NEIKER Participantes: Enrique Ritter (eritter@neiker.net) Alberto Carrascal Entidades participantes: IKT 1 Año 2006

Desarrollo de un programa informático para el análisis automatizado de fragmentos en geles de electroforesis 1.-Introducción El objetivo principal del proyecto era el Desarrollo de un programa informático para el análisis completamente automatizado de fragmentos en geles de electroforesis con el fin de reducir costes (mano de obra!) / aumentar la capacidad en la evaluación de geles en diferentes proyectos de biotecnología, y para potenciar a NEIKER como centro de bioinformática a nivel internacional. Para su consecución se dispusieron una serie de objetivos estratégicos, entre los que destacan: Desarrollo del Programa Informático - reconocimiento automático de muestras y bandas - interpretación automática de los resultados Promocionar y comercializar el Programa así como analizar posibles otros campos bioinformáticos de actuación Asistencia en el análisis de datos / diseño de procesos relacionado con la Software de aparatajes de Biotecnología (Real Time PCR, Virtek Chip Reader, Robot Beckmann 2000) 2.- Desarrollo del programa informático ANGEL Programa informático para el análisis automatizado de fragmentos en geles de electroforesis. El objetivo de esta aplicación es el análisis de las bandas presentes en las imágenes generadas por los secuenciadores de electroforesis. Los pasos seguidos por la aplicación son: 1. Normalización de las imágenes originales: Las imágenes generadas mediante la técnica de electroforesis se componen de un conjunto de calles verticales y de un conjunto de bandas horizontales que representan la presencia de material genético de un determinado tamaño (en bps). Figura 1: Imágenes ideal y real de un gel de electroforesis 2

Como puede observarse en la figura anterior, la diferencia entre la situación ideal y una imagen real es significativa. Esta diferencia hace que sea necesario un proceso previo de normalización que facilite la identificación de las bandas (zonas oscuras de la imagen). La normalización consiste en transformar las imágenes de forma que las bandas no presenten curvaturas y las calles permanezcan verticales. La transformación realizada es lineal, con lo que las distancias relativas de los elementos de la imagen permanecen constantes. El proceso de normalización requiere del uso de guías auxiliares. Estas guías se utilizan para delimitar el área de interés de la imagen, así como para identificar los cambios bruscos de curvatura de la imagen. 2. Identificación de las calles. Dado que el número de calles de una imagen varía de un experimento a otro, y que la anchura de las calles tampoco se puede considerar como constante, la identificación de las calles puede convertirse en una ardua tarea. Por ello, la aplicación se encarga de forma automática de detectar y proponer la delimitación de las calles, utilizando para ello el método de detección de cambios bruscos de gradientes de gris. Existen calles que por su diferente naturaleza requieren de un tratamiento especial. Un ejemplo de estas calles, son las calles asociadas a los individuos progenitores en un experimento de análisis de marcadores AFLP en progenies. Las calles defectuosas de la imagen también puede marcarse como inválidas y siendo ignoradas por la aplicación. Todas las calles que requieren de un tratamiento especial son identificadas por la aplicación mediante un color determinado. 3 Figura 2: Identificación de calles en la imagen Una vez identificadas las calles, es posible modificar de forma individual la anchura e inclinación de las mismas, de forma que el análisis de las bandas sea más preciso. 3. Ajuste de la imagen y obtención del umbral de presencia: El umbral de presencia determina el valor de tonalidad de gris mínimo que asegura la presencia de una

banda. Con el fin de facilitar la obtención de este umbral es posible ajustar el contraste de la imagen. Figura 3: Ajustes de color de la imagen La función contraste permite establecer el tono de gris a partir del cual se acentuarán los valores de gris claros y oscuros. Por medio de una gráfica auxiliar se pueden visualizar tanto el umbral de presencia establecido como las bandas que han sido detectadas. Las bandas presentes se marcan en la imagen con diferente color, de forma que el usuario pueda descartar y añadir bandas. Figura 4: Identificación de las bandas de la imagen. Con el fin de mejorar la precisión en la identificación de las bandas, también es posible seleccionar un umbral de presencia específico de cada calle. 4. Generación de los resultados: Los resultados pueden exportarse como una hoja de cálculo en formato Excel. El fichero generado contiene la información necesaria para identificar la presencia, ausencia o indeterminación de las bandas del gel original. 4

Figura 5: Resultados generados en formato excel. Durante el año 2005, se ha continuado el desarrollo de la aplicación informática Angel, cuyo objetivo es el análisis automatizado de las bandas presentes en las imágenes generadas por los secuenciadores de electroforesis. Mejoras realizadas respecto a versiones anteriores Almacenamiento y Recuperación del trabajo: Además de la carga y almacenamiento de las imágenes originales y transformadas (normalizadas), el programa permite la carga y almacenamiento de todas las operaciones realizadas en el análisis de una imagen asociada a un gel de electroforesis. De esta forma, es posible completar el análisis de un gel en varias sesiones de trabajo. Los ficheros generados en cada trabajo (*.ang) pueden ser utilizados como histórico científico, con el fin de poder reproducir los análisis realizados. Regla de identificación de calles: Como parte de la información auxiliar de la vista principal de la aplicación, se ha añadido una regla donde se numeran las calles identificadas. Esto permite la rápida identificación de calles en aquellos geles, que dadas sus dimensiones, impiden una visualización completa de los mismos. Regla de Calibración o de pesos moleculares: Cada fragmento o banda encontrada en un gel de electroforesis es identificado atendiendo a su peso molecular. Existe una relación directa (inversamente lineal ó logarítmica en función de las condiciones del experimento) entre el peso molecular de un fragmento y la distancia que recorre en 5

el gel. Por ello, se ha utilizado una regla vertical graduada que permite determinar el peso molecular de una banda en función de la altura en la imagen. La calibración de la regla se puede realizar de dos maneras: Determinando dos pesos moleculares a dos alturas diferentes del gel, de forma que el programa realice una interpolación logarítmica del resto de valores, o bien determinando de forma manual los pesos moleculares de los fragmentos más significativos. Inserción de bandas: El proceso de inserción manual de bandas en el gel puede resultar un proceso extremadamente tedioso. Por ello, se han añadido herramientas que permiten la inserción de múltiples bandas de forma simultánea. Esta herramienta es de mayor utilidad en aquellos geles en los que existen bandas muy conservadas como ocurre en los experimentos con progenies. Identificación ordenada de bandas: Además del peso molecular, la aplicación utiliza etiquetas numéricas para identificar las bandas. Después de cada inserción o borrado de una banda, las bandas son renumeradas automáticamente. Generación de resultados: Se ha doblado el límite de bandas posibles por gel, impuesto en versiones anteriores del programa, para los resultados generados en formato Excel. 6

3.- Promocionar y comercializar el Programa así como analizar posibles otros campos bioinformáticos de actuación Documentación del programa Con el fin de facilitar el manejo del programa y en vista de la comercialización del Programa se ha redactado un documento de ayuda donde se detallan cada una de las funcionalidades del programa. El documento se ha redactado en forma de asistente. Así, el orden de exposición de las funcionalidades del programa se corresponde con el orden de análisis de un gel de electroforesis. Esto permite familiarizarse con el programa rápidamente. Asi mismo se han hecho varias pruebas con diferentes usuarios para detectar fallos y mejor las capacidades del programa. 4.- Asistencia en el análisis de datos / diseño de procesos relacionado con la Software de aparatajes de Biotecnología (Real Time PCR, Virtek Chip Reader, Robot Beckmann 2000) Simulador de librerias de BACs. El objetivo de la aplicación desarrollada es el de encontrar la mejor estrategia de construcción de librerías de BACs. Para realizar los primeros ensayos se ha utilizado la secuencia completa de ADN de Arabidopsis Thaliana facilitada por el NCBI (National Center for Biotechnology Information). Esta secuencia está compuesta por alrededor de 121 Mbp distribuidas en 5 cromosomas. El primer paso de la aplicación es el de fragmentar de forma aleatoria el genoma completo, obteniendo un conjunto de clones con un tamaño medio arbitrario. Los clones obtenidos se distribuyen en el genoma de forma que se visualizan los contigs (grupos de clones solapados) generados. 7

El siguiente paso es el de alinear los clones obtenidos. Para ello, se digieren los clones con las encimas de restricción EcoRI y MseI. Los fragmentos obtenidos de igual tamaño sugieren la existencia de clones solapantes. La aparición de estos fragmentos se evidencia tras la construcción simulada de los correspondientes geles de electroforesis. Cada una de las calles del gel se corresponde con un clon de la librería. Las bandas situadas a la misma altura corresponden a fragmentos de tamaño similar. 8

Por último, se ordenan los clones contenidos en los contigs para su posterior anclaje. El algoritmo de ordenación utilizado minimiza el error inducido ante la existencia de fragmentos de igual tamaño de clones no solapantes. 5.- Información científica generada Informes Técnicos Resultados de Investigación 2003 Departamento de Biotecnología: Desarrollo de un programa informático para el análisis automatizado de fragmentos en geles de electroforesis, A. Carrascal y E. Ritter 9