English Title: Image Analysis of M-FISH

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Abstract

Multiplex-FISH ist eine vor wenigen Jahren entwickelte Methode, mit der sich alle menschlichen Chromosomen mit mehreren Farbstoffen kombinatorisch färben lassen. Bei Verwendung von mehr als vier Farben lassen sich alle Chromosomen in einer eindeutigen kombinatorischen Weise gleichzeitig färben und werden mit geeigneten spektroskopischen Methoden anhand ihrer spektralen Information unterscheidbar. Im Rahmen dieser Arbeit habe ich ein automatisches Verfahren für die Analyse von Bildern M-FISH markierter Chromosomen und subchromosomaler Proben entwickelt, das signifikante Verbesserungen und robuste Analysen, sowie erweiterte Möglichkeiten der Analyse mit Hilfe der M-FISH Technologie bietet. Das Verfahren basiert auf Cluster-Analyse im Farbraum und kombiniert Farbinformation mit Ortsinformation, um chromosomale Bereiche im Bildvolumen zu identifizieren. Das Verfahren ist für die Analyse von Bildern unterschiedlicher M-FISH Experimente - sowohl chromosomal und subchromosomal, als auch inter- und intrachromosomal- geeignet. Identifizierung einzelner Chromosomen, sowie Volumen und Positionsbestimmung bei dreidimensionalen Aufnahmen im Interphase-Zellkern sind im Prinzip ebenso möglich.

Translation of abstract (English)

Multiplex-FISH is a combinatorial staining technique that allows the simultaneous detection and discrimination of all human chromosomes. Using at least five fluorochromes all chromosomes can be uniquely labeled in a combinatorial way and identified by their specific spectral signature. Within this thesis I developed a novel approach for the automated analysis of M-FISH images, yielding robust classification results and allowing the analysis of M-FISH images of different experiments. The method combines spectral information with spatial information to tesselate the image into regions of similar color. Subsequently a cluster analysis in color space and a final classification step are performed to identify the biological targets. This approach is applicable to images of different M-FISH experiments, allowing the analysis of interchromosomal as well as intrachromosomal abnormalities in the genome. It also allows the 3D analysis of M-FISH labeled chromosomes in interphase nuclei.