title: Quantitative Analysis of Chromosome/Gene Spatial Distribution
creator: Gao, Juntao
subject: 570
subject: 570 Life sciences
description: Zusammenfassung Die Fortschritte in den Bereichen Zellbildgebung und Mikroskopie haben eine intensive Untersuchung der räumlichen Anordnung von Chromosomen bzw. Genen im Verlauf der letzten Jahre möglich gemacht. Es wurden bereits Algorithmen zur Quantifizierung der räumlichen Anordnung von Chromosomen bzw. Genen entwickelt, wobei die meisten dieser Methoden jedoch auf zweidimensionalen (2D) Bilddaten basieren. Um dreidimensionale (3D) konfokale Bilddaten verarbeiten zu können, ist es notwendig neue Algorithmen zu entwickeln, die auf 3D Datensätzen basieren. In dieser Arbeit werden neue Methoden zur Beschreibung, Analyse und Visualisierung der 3D Verteilung von Chromosomen und Genen in fixierten Zellkernen in 3D Bilddaten präsentiert, die basierend auf Konzepten der objektorientierten Programmierung in der Programmiersprache Java implementiert wurden. Kapitel 2 beschreibt verschiedene Softwarewerkzeuge zur Bestimmung von Ähnlichkeiten der Anordnung von Chromosomen unter Verwendung der Krümmungsenergie von Thin-plate Splines sowie zur Berechnung von geometrischen Mittelpunkten, Distanzen und Winkeln. Zwei anwendungsorientierte Projekte zur räumlichen Verteilung von Chromosomen bzw. Genen werden in Kapitel 3 bzw. Kapitel 4 vorgestellt. Die Vorteile, Grenzen und weitere Verbesserungen von diesen Computermethoden werden ausführlich in Kapitel 5 behandelt. Danach wird ein neues Modell der Vererbung der räumlichen Chromosomenordnung erläutert. Die quantitative Analyse in Kapitel 3 zeigt, dass die Unterschiede in der Anordnung von Chromosomenterritorien kontinuierlich mit der Anzahl der Zellgenerationen (d.h.  Zellteilungen) zunehmen. In HeLa Zellklonen sind die Unähnlichkeiten in der Anordnung  von Chromosomenterritorien nach fünf oder sechs Zellteilungen bereits so groß wie die zwischen unverwandten, zufällig ausgewählten Zellen. Die quantitative Analyse in Kapitel 4 zeigt, dass während der Interphase die Positionen der untersuchten Gene (MLL und fünf seiner Translokationspartner) sowie von vier chromosomalen Kontroll-Loci ein charakteristisches Verteilungsmuster innerhalb des Zellkerns besitzen. Dies gilt für jede der untersuchten hämatopoietischen Zellen. Die in dieser Arbeit präsentierten Methoden zur Bestimmung der Ähnlichkeit der Anordnung von Chromosomen unter Verwendung von punktbasierter Registrierung liefern zum ersten Mal Beispiele zur Analyse und Bewertung der Vererbung einer räumlichen Verteilung von Chromosomen über mehrere Zellteilungen hinweg. Gleichzeitig wird zum ersten Mal die räumliche Verteilung von Genen, vor allem des Genes MLL und einiger Translokationspartner, im 3D Raum des Interphasezellkerns hämatopoietischer Zellen quantitativ beschrieben. 
date: 2005
type: Dissertation
type: info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
type: NonPeerReviewed
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/6036/1/Gao_geneSpatialDistribution_ExpCellRes2005.pdf
format: application/pdf
identifier: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserverhttps://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/6036/2/PhDThesis_Feb13_2005.pdf
identifier: DOI:10.11588/heidok.00006036
identifier: urn:nbn:de:bsz:16-opus-60368
identifier:   Gao, Juntao  (2005) Quantitative Analysis of Chromosome/Gene Spatial Distribution.  [Dissertation]     
relation: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/6036/
rights: info:eu-repo/semantics/openAccess
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language: eng