Aprendizado de Máquina e Biologia de Sistemas aplicada ao estudo da Síndrome de Microdeleção 22q11

• Ano de defesa: 2019
• Autor(a) principal: Alves, Camila Cristina de Oliveira
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Estadual Paulista (Unesp)
• Palavras-chave em Português: 22q11SD; Síndrome DiGeorge; Aprendizado de máquinas; Rede de interação proteína-proteína; 22q11DS; DiGeorge syndrome; Machine learning; Protein-protein interaction network
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/11449/182382

A Síndrome de Microdeleção 22q11 (SD22q11), causada por uma deleção de aproximadamente 3Mb na região 22q11, apresenta uma frequencia média de 1 em 4000 a 9800 nascidos vivos sendo considera a síndrome de microdeleção mais frequente e a segunda causa mais comum de atraso no desenvolvimento e de doença congênita grave, após a síndrome de Down. De acordo com o tamanho e a localização da deleção, diferentes genes podem ser afetados e o principal gene considerado como responsável pelos sinais clássicos da síndrome é o TBX1. A SD22q11 caracteriza-se por um espectro fenotípico bastante amplo, com efeitos pleiotrópicos que resultam no acometimento de praticamente todos os órgãos e/ou sistemas, altamente variáveis com mais de 180 sinais clínicos já descritos, tanto físicos como comportamentais. Nesse trabalho aplicamos ferramentas de bioinformática com o intuito de descobrir padrões clínicos e sistêmicos da deleção 22q11, classificando casos sindrômicos em típicos e atípicos e estudando o impacto da deleção em redes de interação proteína-proteína (PPI). Para avaliação dos sinais clínicos que pudessem diferenciar pacientes sindrômicos foi aplicado uma metodologia baseada em aprendizado de máquina para classificar os casos em típico e atípico de acordo com os sinais clínicos através do algoritmo J48 (um algoritmo de árvore de decisão). As árvores de decisão selecionadas foram altamente precisas. Sinais clínicos como fissura oral, insuficiência velofaríngea, atraso no desenvolvimento de fala e linguagem, incapacidade de aprendizagem específica, anormalidade comportamental e atraso de crescimento foram indicativos para classificação dos casos. Já a avaliação do impacto da deleção da região 22q11 foi realizada através de estudos envolvendo redes biológicas. Assim, os genes codificadores de proteínas envolvidos na deleção foram removidos da rede PPI humana para simular a deleção. Diferentes análises topológicas foram utilizadas para comparar a rede global (GN) com a rede paciente (PN). Além disso foi verificado as comunidades de ambas as redes e realizou-se uma análise de enriquecimento de ontologia. Os resultados mostraram que não há diferença significativa ao comparar GN e PN, porém observamos que há diferença entre as comunidades dessas redes. Além disso, foi possível analisar diferentes genes que estavam presentes em regiões enriquecidas com termos ontológicos semelhantes. Dessa forma, podemos concluir que estudos envolvendo Aprendizado de Máquina e Redes Biológicas podem apontar novas hipoteses no estudo da SD22q11 além de ter potencial para esclarecer diversos aspectos de diferentes patologias que não são prontamente acessíveis pela biologia molecular convencional ou abordagens genéticas.