Computational solutions for quality control of mass spectrometry-based proteomics

Datum: 24 februari 2017

Locatie: UAntwerpen, Stadscampus, Promotiezaal De Grauwzusters - Lange Sint-Annastraat 7 - 2000 Antwerpen (route: UAntwerpen, Stadscampus)

Tijdstip: 16 uur

Promovendus: Wout Bittremieux

Promotor: Kris Laukens & Bart Goethals

Korte beschrijving: Doctoraatsverdediging Wout Bittremieux - Faculteit Wetenschappen, Departement Wiskunde-Informatica



Abstract

Massaspectrometrie is een geavanceerde analytische techniek die gebruikt kan worden om eiwitten in complexe biologische stalen te identificeren en kwantificeren. De resultaten van een massaspectrometrie-gebaseerde proteoomanalyse kunnen echter fel variëren, hetgeen een belemmering vormt voor de nauwkeurigheid en de reproduceerbaarheid van de resultaten. Opdat onderzoekers vertrouwen kunnen hebben in de gegenereerde resultaten is het daarom noodzakelijk om op een grondige en systematische manier aan kwaliteitscontrole te doen.

In dit proefschrift rijken we enkele computationele oplossingen aan voor de kwaliteitscontrole van massaspectrometrie-gebaseerde proteoomanalyses. Hierbij focussen we op drie fundamentele eisen waaraan voldaan moet worden: (i) beschrijvende kwaliteitsmetingen die de experimentele performantie kenmerken moeten gedefinieerd worden; (ii) de technische infrastructuur om op een eenduidige wijze kwaliteitsgerelateerde informatie op te slaan en te communiceren moet beschikbaar zijn; en (iii) geavanceerde analysetechnieken zijn nodig om handelbare inzichten af te leiden uit de kwalitatieve data.

In eerste instantie tonen we aan hoe secundaire metingen die niet van de spectrale data afgeleid zijn, zoals instrumentparameters en omgevingsvariabelen, een aanvullende blik op de experimentele kwaliteit bieden. We presenteren de gebruiksvriendelijke Instrument MONitoring DataBase (iMonDB) software voor het beheren en visualiseren van deze secundaire metingen.

Vervolgens introduceren we de Quality Control werkgroep van het Human Proteome Organization (HUPO) - Proteomics Standards Initiative (PSI), dewelke als doel heeft om een universeel kader voor kwaliteitscontrole te ontwikkelen. We bespreken hoe het qcML standaard bestandsformaat voor de opslag van kwaliteitsgerelateerde informatie voor massaspectrometrie experimenten gebruikt kan worden als het centrale element van het ecosysteem van tools en methodieken voor kwaliteitscontrole.

Hierna presenteren we een outlier detectie workflow die automatisch laagkwalitatieve experimenten van hoogkwalitatieve experimenten kan onderscheiden en we laten zien hoe deze workflow manuele interventies kan vervangen.

Tot slot bespreken we hoe indexeringstechnieken gebruikt kunnen worden om het identificeren van ongekende spectra met behulp van een spectrale bibliotheek te optimaliseren. Dit stelt ons in staat om een recordaantal spectra te identificeren in een minimale verwerkingstijd.

We sluiten af met een overzicht van de potentiële stappen die in de toekomst gezet kunnen worden ter verdere verbetering van computationele methodes voor kwaliteitscontrole van massaspectrometrie-gebaseerde proteoomanalyses. Verder bespreken we enkele uitdagingen om geavanceerde machine learning technieken toe te passen op dit gebied.



Url: http://www.uantwerpen.be/wetenschappen