Diplomová práce

Applying AI methods to the inference of gene regulatory networks in neural differentiation

Bc. Ondrej Kužlík, učo 455675
Anotace

Neurálna diferenciácia je proces, pri ktorom sa neuróny - bunky v mozgovom tkanive - tvoria z ich evolučných predchodcov. Pre pochopenie mechanizmov, ktoré sú základom tohto procesu, musíme najskôr pochopiť, ako genetická informácia uložená v bunkách ovplyvňuje ich osud zmenami v génovej expresii, čím určuje, ktoré proteíny sú v bunke produkované. Expresia génu reguluje expresiu iného génu a množina …více

Abstract

Neural differentiation is the process in which neurons - cells in the brain tissue - are formed from their cellular evolutionary predecessors. In order to understand the mechanisms underlying this process, we need to understand how the genetic information stored in the cells influences the fate of the cell by changes in gene expression, determining which proteins are produces within the cell. Expression …více

Zadání práce

One of the key questions in bioinformatics and system biology has been the construction of the so-called gene regulatory networks [1], which describe the dependencies that modulate the expression of genes in the living cells. In particular, novel RNA and ATAC measurements at the single-cell resolution appear to be suitable for this inference task.

Recently, this problem has been addressed by various techniques in machine learning, such as the one presented in [2].

The goal of this thesis is to familiarise with the gene regulatory network inference problem in general, and the method presented in [2]. Then, the student should evaluate this method and propose potential improvements, either in terms of computation speed, or in terms of the information extracted from the learned model (e.g. the regulation direction). Subsequently, the method should be used to construct and validate a GRN based on the large scRNA dataset of neural cell differentiation presented in [3].

[1] Mercatelli, Daniele, et al. "Gene regulatory network inference resources: A practical overview." Biochimica et Biophysica Acta (BBA)-Gene Regulatory Mechanisms 1863.6 (2020): 194430.

[2] Keyl, Philipp, et al. "Single-cell gene regulatory network prediction by explainable AI." Nucleic Acids Research 51.4 (2023): e20-e20.

[3] Di Bella, Daniela J., et al. "Molecular logic of cellular diversification in the mouse cerebral cortex." Nature 595.7868 (2021): 554-559.

Práce zkontrolována:
28. 5. 2024 14:42, RNDr. Samuel Pastva, Ph.D., učo 410286
Jazyk práce
angličtina angličtina
Termín obhajoby
21. 6. 2024
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

RNDr. Samuel Pastva, Ph.D., učo 410286
KPSK FI MU

Oponent

doc. RNDr. David Šafránek, Ph.D., učo 3159
KSUZD FI MU

Masarykova univerzita Fakulta informatiky
Plán
Strojové učení a umělá inteligence
  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.