[PPT] - V a l i d a t i o n o f a c o n t e x t a n a PowerPoint Presentation

SLIDE 1

V a l i d a t i

n
f

a c

n

t e x t a n a l y s i s me t h

d

f

r

mi c r

R

N A d a t a

S t e f a n

R
v

e t t a

C

m

p u t e r a n d I n f

r

m a t i

n

S c i e n c e s D e p a r t m e n t , U n i v e r s i t y

f

G e n

a

, I t a l y

F r a n c e s c

M

a s u l l i

C

m

p u t e r a n d I n f

r

m a t i

n

S c i e n c e s D e p a r t m e n t , U n i v e r s i t y

f

G e n

a

, I t a l y a n d S b a r r

I

n s t i t u t e f

r

C a n c e r R e s e a r c h a n d M

l

e c u l a r M e d i c i n e , T e m p l e u n i v e r s i t y , P h i l a d e l p h i a , U S A

G i u s e p p e R u s s

S

b a r r

I

n s t i t u t e f

r

C a n c e r R e s e a r c h a n d M

l

e c u l a r M e d i c i n e , T e m p l e u n i v e r s i t y , P h i l a d e l p h i a , U S A

SLIDE 2

O u t l i n e

M i c r

R

N A t a r g e t p r e d i c t i

n

a n d v a l i d a t i

n

T h e v a l u e

f

c

n

t e x t i n m i c r

R

N A d a t a a n a l y s i s T h e d a t a : A R

s

e t t a s t

n

e T h e m e t h

d

: G

a

l s a n d p r

c

e d u r e s E x p e r i m e n t a l v a l i d a t i

n

C

n

c l u s i

n

s

 K n

w

l e d g e a b

u

t m i R N A s i s s t i l l i n c

m

p l e t e , a n d p r e d i c t i

n

i s m a i n l y c

m

p u t a t i

n

a l .  A c

n

t e x t a n a l y s i s m e t h

d

w a s d e v i s e d t

i

n f e r p

s

s i b l e m i s s i n g i n f

r

m a t i

n

.  E x p e r i m e n t a l ( c

m

p u t a t i

n

a l ) v a l i d a t i

n

w a s p e r f

r

m e d t

t

e s t t h e m e t h

d

.  T h e g

a

l i s b

t

h t

f
c

u s l a b t e s t i n g

n

t h e m

s

t l i k e l y m i R N A

g

e n e i n t e r a c t i

n

s , a n d t

s

u g g e s t n e w p

s

s i b l e i n t e r a c t i

n

s t

e

x p l

r

e .

SLIDE 3

Mi c r

R

N A s

 ( m i R N A )  S h

r

t , n

n
c
d

i n g R N A s e q u e n c e s ( 2 2

2

3 n t )  R e g u l a t e g e n e e x p r e s s i

n

b y i n h i b i t i n g t r a n s c r i p t i

n

 T a r g e t g e n e s a r e s p e c i f i c ( b u t m a n y

t
m

a n y r e l a t i

n

s h i p )

 C e n t r a l r

l

e i n c

n

t r

l

l i n g p h y s i

l
g

i c a l a n d p a t h

l
g

i c a l p r

c

e s s e s  E x a m p l e s :  H u n d r e d s

f

m i R N A s i n t h e b r a i n , s e v e r a l t i s s u e

s

p e c i f i c ; N e u r

g

e n e s i s ;  S e v e r a l t y p e s

f

c a n c e r

SLIDE 4

mi R N A t a r g e t p r e d i c t i

n

 G e n e s a r e s e l e c t i v e l y t a r g e t e d a c c

r

d i n g t

s

e v e r a l m a t c h / m i s m a t c h c r i t e r i a  P r e d i c t i

n

i s m

s

t l y a c

m

p u t a t i

n

a l t a s k  M a n y p r e d i c t i

n

m e t h

d

s / p r

g

r a m s / w e b r e p

s

i t

r

i e s  L a b v a l i d a t i

n

n e c e s s a r y , b u t i n d i r e c t

 T a r g e t S c a n ; R N A h y b r i d ; P i c T a r ; m i R a n d a ; m i R W a l k . . .  P r e d i c t i

n

p r

g

r a m s

f

t e n d

n
t

a g r e e  O f t e n d e s i g n e d w i t h d i f f e r e n t s e l e c t i v i t y / s p e c i f i c i t y t r a d e

f

f s

SLIDE 5

C

n

t e x t i n mi R N A d a t a a n a l y s i s

 O b s e r v a t i

n

: t h e r e a r e m

r

e g e n e s t h a n m i R N A s ( e s t . 1 )  O b s e r v a t i

n

: m a n y g e n e s a r e t a r g e t t

m
r

e t h a n

n

e m i R N A  O b s e r v a t i

n

: m a n y m i R N A s t a r g e t m

r

e t h a n

n

e g e n e

SLIDE 6

C

n

t e x t i n mi R N A d a t a a n a l y s i s

 H y p

t

h e s i s : m i R N A s m a y w

r

k i n t e a m s a n d a c t

n

w h

l

e p a t h w a y s

r

p a t h w a y s e g m e n t s  E v i d e n c e

f

c

n

d i t i

n
s

p e c i f i c s i g n a t u r e s i n m i R N A p r

f

i l e s



D i r e c t e x p e r i m e n t a l e v i d e n c e ( e . g . Z h a n g Y e t a l . " P r

f

i l i n g

f

9 5 m i c r

R

N A s i n p a n c r e a t i c c a n c e r c e l l l i n e s a n d s u r g i c a l s p e c i m e n s b y r e a l

t

i m e P C R a n a l y s i s " W

r

l d J S u r g . 2 9 A p r ; 3 3 ( 4 ) : 6 9 8

7

9 )



C

m

p u t a t i

n

a l m e t h

d

s b a s e d

n

t h i s h y p

t

h e s i s ( a s i m p l e

n

e i n A l b e r t i n i M C e t a l . " P r e d i c t i n g m i c r

R

N A m

d

u l a t i

n

i n h u m a n p r

s

t a t e c a n c e r u s i n g a s i m p l e S t r i n g I D e n t i f i e r ( S I D 1 . ) " . J B i

m

e d I n f

r

m . 2 1 1 A u g ; 4 4 ( 4 ) : 6 1 5

2

) .

SLIDE 7

T h e d a t a

 S e v e r a l d a t a a b

u

t

m i R N A s a n d t h e i r t a r g e t f r

m

s e v e r a l r e p

s

i t

r

i e s ( m i R B a s e , m i R W a l k , T a r B a s e )

 B a s i c i n f

r

m a t i

n

: A m a t r i x w i t h

m i R N A s a s c

l

u m n s g e n e t r a n s c r i p t s a s r

w

s 1 a t t h e i n t e r s e c t i

n

b e t w e e n a m i R N A a n d a g e n e t r a n s c r i p t l i s t e d a s a t a r g e t f

r

t h a t m i R N A ;

t

h e r w i s e

SLIDE 8

A v i s u a l r e p r e s e n t a t i

n
f

t h e d a t a

6 7 7 m i R N A s x 2 3 6 8 3 g e n e t r a n s c r i p t s

SLIDE 9

T h e me a n i n g

f

 1 6 3 3 3 9 1 e n t r i e s  4 8 7 4 9 e n t r i e s w i t h v a l u e 1 ( a b

u

t 3 % )  v a l u e 1 m e a n s " a m a t c h b e t w e e n t h i s m i R N A a n d t h i s t r a n s c r i p t h a s b e e n f

u

n d , s

t

h i s g e n e i s a t a r g e t f

r

t h i s m i R N A "

 v

a l u e m e a n s " a m a t c h b e t w e e n t h i s m i R N A a n d t h i s t r a n s c r i p t H A S N O T b e e n f

u

n d , s

WE

D O N ' T K N O W w h e t h e r t h i s g e n e i s a t a r g e t f

r

t h i s m i R N A "



d

e

s n

t

m e a n " n

m

a t c h " , b u t " m a t c h n

t

f

u

n d "  E i t h e r b e c a u s e n

t

v a l i d a t e d ,

r

b e c a u s e n

t

e v e n t e s t e d

SLIDE 10

A R

s

e t t a s t

n

e

 H

y p

t

h e s i s : p a t t e r n s i n t h e d a t a m a y h e l p s u g g e s t i n g w h e n z e r

e

s s t a n d f

r

" p

s

s i b l e m a t c h b u t n

t

t e s t e d y e t "  P a r t s

f

t h e m a t r i x f

r

w h i c h t h e m e a n i n g i s k n

w

n m a y h e l p i n d e c

d

i n g

t

h e r p a r t s

SLIDE 11

T h e me t h

d

– s e t t i n g u p

S i m i l a r i n s p i r i t t

p

r e v i

u

s “ R

s

e t t a s t

n

e ” a p p r

a

c h e s

M a r c

t

t e E M e t a l . “ A c

m

b i n e d a l g

r

i t h m f

r

g e n

m

e

w

i d e p r e d i c t i

n
f

p r

t

e i n f u n c t i

n

” N a t u r e 1 9 9 9 4 2 : 8 3 – 8 6 .

 T a k e a s e t

f

r e f e r e n c e m i R N A s k n

w

n t

b

e i n v

l

v e d i n a p r

c

e s s

f

i n t e r e s t ( e . g . , p r

s

t a t e c a n c e r )  T a k e a q u e r y m i R N A t

i

n v e s t i g a t e i t s p

s

s i b l e i n v

l

v e m e n t i n t h e s a m e

r

r e l a t e d p r

c

e s s e s  W e w a n t t

k

n

w

w h e t h e r t h e q u e r y m i R N A m a y h a v e t a r g e t s a m

n

g t h e g e n e s t a r g e t e d b y t h e r e f e r e n c e s e t e v e n i f t h i s i n f

r

m a t i

n

i s n

t

r e c

r

d e d i n

u

r d a t a s e t

SLIDE 12

T h e me t h

d

– s

r

t i n g

u

t g e n e s

 D e f i n e t h e s e t

f

a l l g e n e s t h a t a r e t a r g e t s

f

t h e r e f e r e n c e s e t  S p l i t t h i s s e t i n t w

:

T h e M A T C H s u b s e t –

g e n e s k n

w

n t

b

e t a r g e t s

f

t h e q u e r y m i R N A

T h e N O N

M

A T C H s u b s e t –

t h e r e s t ( n

t

k n

w

n t

b

e t a r g e t s ) N . B . F

r

t h e s a k e

f

b r e v i t y h e r e g e n e = t r a n s c r i p t s e q u e n c e

SLIDE 13

T h e me t h

d

– d e c i s i

n
ma

k i n g

 D e f i n e a s u i t a b l e s i m i l a r i t y b e t w e e n g e n e s

 C

m

p u t e s i m i l a r i t y b e t w e e n e a c h g e n e i n t h e N O N

M

A T C H s u b s e t a n d e a c h g e n e i n t h e M A T C H s u b s e t  T a k e N O N

M

A T C H g e n e s w i t h h i g h a v e r a g e s i m i l a r i t y a s c a n d i d a t e t a r g e t s f

r

t h e q u e r y m i R N A

SLIDE 14

D i s t a n c e s b e t w e e n g e n e s

 G e n e s a r e r

w

s i n

u

r d a t a m a t r i x  C a n b e c

n

s i d e r e d 6 7 7

d

i m e n s i

n

a l v e c t

r

s  S i m i l a r i t y b e t w e e n t w

g

e n e s : d (u ,v)=u⋅v  S i m i l a r i t y b e t w e e n a g e n e a n d a s e t

f

g e n e s ( c u m u l a t i v e s i m i l a r i t y ) : cs(u,V) = ∑

v∈V

√ d (u ,v)

SLIDE 15

E x p e r i me n t a l v a l i d a t i

n

 2 t e s t s :  R e c

v

e r i n g m a t c h i n g g e n e s f r

m

t h e i r

w

n c

n

t e x t

O n e g e n e i s r e m

v

e d f r

m

t h e l i s t

f

t a r g e t s f

r

a m i R N A C a n i t b e r e c

v

e r e d b y a n a l y z i n g t h e r e m a i n i n g

n

e s ? ( h e r e q u e r y = r e f e r e n c e )

 I n f e r r i n g m a t c h i n g g e n e s f r

m

e x t e r n a l c

n

t e x t

S e l e c t q u e r y a n d r e f e r e n c e O n e g e n e i s r e m

v

e d f r

m

t h e M A T C H s u b s e t C a n i t b e r e c

v

e r e d b y a n a l y z i n g t h e r e s t ?

SLIDE 16

E x p e r i me n t 1 : s

me

d e t a i l s

 T a k e a m i R N A  D e l e t e

n

e g e n e f r

m

i t s t a r g e t s  C

m

p u t e c s b e t w e e n t h e g e n e a n d t h e r e m a i n i n g

n

e s

SLIDE 17

E x p e r i me n t 1 : r e s u l t s

 A l l g e n e s h a v e c s >

T h e i r m i R N A s i g n a t u r e i s s i m i l a r t

a

t l e a s t s

m

e

f

t h e r e m a i n i n g g e n e s

 S

m

e g e n e s h a v e l

w

c s , b u t n

t

m a n y

T h e l e s s s i m i l a r g e n e f

r

e a c h m i R N A h a s c s < 1

n

l y i n 5 c a s e s A l l

t

h e r s h a v e c s i n t h e r a n g e [ 3 6 9 , 1 5 6 1 ]

SLIDE 18

E x p e r i me n t 1 : r e s u l t s

g e n e s

SLIDE 19

E x p e r i me n t 2 : s

me

d e t a i l s

 T a k e a l l p a i r s

f

m i R N A s ( 6 7 7 x 6 7 6 = 4 5 7 6 5 2 p a i r s )  F

r

e a c h p a i r , u s e

n

e m i R N A a s a q u e r y a n d t h e

t

h e r

n

e a s t h e r e f e r e n c e  R e m

v

e e a c h g e n e f r

m

t h e M A T C H s u b s e t ( f r

m

t e n s t

t

h

u

s a n d s , d e p e n d i n g

n

t h e m i R N A ) a n d p l a c e i n t h e N O N

M

A T C H s u b s e t  C

m

p u t e cs f

r

e a c h g e n e i n N O N

M

A T C H a n d r a n k g e n e s  C h e c k t h e r a n k

f

a l N O N

M

A T C H g e n e s : i s t h e r e m

v

e d g e n e a m

n

g t h e f i r s t

n

e s ?  S w a p q u e r y a n d r e f e r e n c e , t h e n r e p e a t

SLIDE 20

E x p e r i me n t 2 : r e s u l t s ( f i r s t e x a mp l e )

q u e r y h s a

m

i R

1

5 a , r e f e r e n c e h s a

m

i R

1

6 q u e r y h s a

m

i R

1

6 , r e f e r e n c e h s a

m

i R

1

5 a

SLIDE 21

E x p e r i me n t 2 : r e s u l t s ( f i r s t e x a mp l e )

 M i R N A s a r e r e l a t e d ( b e l

n

g t

t

h e s a m e c l u s t e r )  G e n e s i n v

l

v e d : 5 6  A b

u

t 7 %

f

t h e r e m

v

e d g e n e s c

m

e u p a m

n

g t h e t

p

2 % a s c a n d i d a t e t a r g e t s  N

b

i g d i f f e r e n c e b e t w e e n u s i n g

n

e

r

t h e

t

h e r m i R N A a s q u e r y – T h e y a r e r e l a t e d , a n d t h e g r a p h c

n

f i r m s i t

SLIDE 22

E x p e r i me n t 2 : r e s u l t s

( s e c

n

d e x a mp l e )

q u e r y h s a

m

i R

1

8 5 , r e f e r e n c e h s a

m

i R

1

5 a q u e r y h s a

m

i R

1

5 a , r e f e r e n c e h s a

m

i R

1

8 5

SLIDE 23

E x p e r i me n t 2 : r e s u l t s

( s e c

n

d e x a mp l e )

 M i R N A s a r e n

t

r e l a t e d  G e n e s i n v

l

v e d : 4  N

t

a b l e d i f f e r e n c e b e t w e e n u s i n g

n

e

r

t h e

t

h e r m i R N A a s q u e r y .

SLIDE 24

C

n

c l u s i

n

 A m e t h

d

f

r

s u g g e s t i n g p

s

s i b l e t a r g e t g e n e s f

r

m i R N A s  C a n a l s

b

e u s e d t

d

e t e c t f a l s e p

s

i t i v e s  T e s t e d a c c

r

d i n g t

t

w

e

x p e r i m e n t a l s t r a t e g i e s  T h e

r

e t i c a l l y n

t

l i m i t e d t

t

h e s p e c i f i c p r

b

l e m

f

m i R N A t a r g e t p r e d i c t i

n

SLIDE 25

– T h a n k s f

r

l i s t e n i n g t

t