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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Nachweis von Fehler-Signalen
(error spots) und ein System unter Verwendung des Verfahrens und
genauer gesagt ein Verfahren zum Nachweis eines fehlerhaften Signals
durch Quantifizieren von DNA-Chips sowie ein System, welches dieses
Verfahren einsetzt.
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2. Beschreibung von verwandtem
Stand der Technik
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DNA-Chips
wurden hergestellt unter Verwendung von molekularbiologischen Technologien
und neu entwickelten mechanischen und elektronischen Ingenieur-Technologien.
DNA-Chips sind Chips, in welchen mehrere Hundert bis hin zu mehrere
Hunderttausend an DNAs auf einem sehr kleinen Raum unter Verwendung
einer mechanischen Automation und elektronischen Steuertechnologien
integriert werden. Das heißt, DNA-Chips
sind Chips, an welche viele Typen von DNAs mit hoher Dichte zum
Nachweis von Genen angebunden werden. DNA-Chips können die
konventionellen genetischen Ingenieurs-Technologien, wie z.B. Southern
Blotting und Northern Blotting, Mutantennachweis und DNA-Sequenzierung
ersetzen.
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DNA-Chips
werden in vier Gruppen klassifiziert, abhängend von Herstell-Verfahren;
Pin-Microarray-Chips,
hergestellt durch Micro Dotting (Oberflächenkontakt) unter Verwendung
eines Pins, Inkjet-Chips, hergestellt durch Mikroabscheidng unter
Verwendung einer Tintenstrahltechnologie, fotolitographische Chips sowie
Elektronik-Array-Chips.
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1 ist
ein Flussdiagramm, welches ein konventionelles Verfahren zum Analysieren
von Genen illustriert unter Verwendung eines DNA-Chips.
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Unter
Bezugnahme auf 1 wird eine Probenpräparation
durchgeführt
zum Nehmen einer Probe, d.h. eines Gens, welches analysiert werden
soll (Operation (S100)). In der Proben-Präparation werden reine Gene,
welche analysiert werden sollen, aus einer biologischen Probe extrahiert,
beispielsweise aus Blut.
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Als
nächstes
werden Gene extrahiert über
Probenpräparation
auf eine analysierbare Ebene amplifiziert (Operation (S110)). Die
Amplifikations-Operation wird im Allgemeinen durchgeführt durch
eine Polymerasekettenreaktion (PCR).
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Als
nächstes
werden die amplifizierten Gene, welche Target-Proben sind, in dem
DNA-Chip hybridisiert
(Operation (S120)). In der Hybridisierungs-Operation wird die Target-Probe, welche getestet
werden soll, mit Oligo-Sonden zur Reaktion gebracht, welche Information
an Genen aufweisen, und auf dem Chip immobilisiert. Folglich wird
die Target-Probe mit einer Oligo-Sonden hybridisiert, welche eine
komplementäre
Sequenz aufweist.
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Als
nächstes
wird eine nicht hybridisierte Target-Probe, welche auf dem Chip
verbleibt, abgewaschen (Operation (S130)). Als nächstes wird das Bild des Chips
durch einen Scanner eingescannt, um den Grad der Hybridisierung
der Target-Probe mit der Oligo-Sonde
nachzuweisen (Operation S140)). Als nächstes wird das gescannte Bild
für eine
statistische Analyse quantifiziert (Operation (S150)).
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Nach
Quantifizieren des Bildes des DNA-Chips wird eine statistische Analyse
durchgeführt
unter Verwendung verschiedener Algorithmen und der quantifizierte
Wert eines jeden Signals (spots) auf dem Chip wird analysiert, um
zu unterscheiden, ob die Target-Probe
von einer kranken Person oder einer normalen Person stammt (Operation
(S160)).
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Wie
in 1 illustriert ist, umfasst das konventionelle
Verfahren zum Analysieren von Genen eine Serie von sieben zusammenhängenden
Operationen. Während
den Experimenten zwischen der ersten Operation und der fünften Operation
(Operation (S100 bis S140)) werden verschiedene Fehlerfaktoren und
folglich verschiedene Typen an Fehler-Signalen (spots) erzeugt. Falls die
Quantifikations-Operation durchgeführt wird, basierend auf falscher
Information aufgrund der Fehler und die statistische Analyse durchgeführt wird
unter Verwendung dieser quantifizierten falschen Daten, können die
falschen Signal-Daten die Verlässlichkeit
der Analyse reduzieren und die Möglichkeit,
eine kranke Person zu identifizieren, limitieren.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verfügung des
Nachweisens eines fehlerhaften Signals, welches die Verlässlichkeit
in einer statistischen Analyse erhöht durch Nachweis des fehlerhaften
Signals in einem DNA-Chip und Ausschluss des nachgewiesenen fehlerhaften
Signals in der statistischen Analyse sowie ein System unter Verwendung
dieses Verfahrens.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch ein computerlesbares Aufzeichnungs-Medium
zur Verfügung, welches
darin aufgezeichnet ein Computerprogramm aufweist zum Durchführen eines
Verfahrens zum Nachweis eines fehlerhaften Signals in einem Computer,
wobei das Verfahren die Verlässlichkeit
einer statistischen Analyse erhöht
durch Nachweis des fehlerhaften Signals in einem DNA-Chip und Ausschließen des
nachgewiesenen fehlerhaften Signals in der statistischen Analyse.
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Gemäß einem
Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren bereitgestellt
zum Nachweis eines fehlerhaften Signals, umfassend die Operationen
von: Analysieren eines Unterschiedes in den Varianzen für eine Hintergrund-Intensität und einer
Vordergrund-Intensität für jedes
Signal in einem DNA-Chip; Verifizieren, falls ein Mittelwert des
Hintergrund-Signals und ein Mittelwert des Vordergrund-Signals signifikant
voneinander unterschiedlich sind, basierend auf Unterschieden in
den Varianzen; und Bewerten eines fehlerhaften Signals basierend
auf den Ergebnissen der verifizierenden Operation.
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Gemäß eines
weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt
zum Nachweis eines fehlerhaften Signals, umfassend: einen Varianz-Analyse-Teil
zum Analysieren eines Unterschiedes in den Varianzen für die Hintergrund-Intensität und die
Vordergrund-Intensität
für jedes
Signal in einem DNA-Chip; einen Mittelwert verifizierenden Teil
zum Verifizieren, ob ein Mittelwert der Hintergrund-Intensität und ein
Mittelwert der Vordergrund-Intensität signifikant unterschiedlich
voneinander sind, basierend auf den Unterschieden in den Varianzen;
und einen bewertenden Teil, welcher ein fehlerhaftes Signal bewertet
zum Bewerten eines fehlerhaften Signals, basierend auf den Ergebnissen
der verifizierenden Operation.
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Gemäß noch einem
weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein computerlesbares
Aufzeichnungsmedium bereitgestellt, auf welchem ein Computerprogramm
gespei chert ist, zum Durchführen
eines Verfahrens zum Nachweis eines fehlerhaften Signals in einem
Computer, wobei das Verfahren die folgenden Operationen umfasst:
Analysieren eines Unterschiedes in den Varianzen für eine Hintergrund-Intensität und eine Vordergrund-Intensität für jedes
Signal in einem DNA-Chip; Verifizieren, ob ein Mittelwert der Hintergrund-Intensität und ein
Mittelwert der Vordergrund-Intensität signifikant voneinander unterschiedlich
sind, basierend auf dem Unterschied in den Varianzen; und Auswerten
eines fehlerhaften Signals, basierend auf den Ergebnissen der verifizierenden
Operation.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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Die
dargelegten und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden mehr offensichtlich werden durch detaillierte Beschreibung
von exemplarischen Ausführungsformen
davon unter Verweis auf die beigefügten Abbildungen, in welchen:
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1 ein
Flussdiagramm ist, welches ein konventionelles Verfahren illustriert
zum Analysieren von Genen unter Verwendung eines DNA-Chips;
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2 ein
Flussdiagramm ist, welches eine bildverarbeitende Prozedur für einen
DNA-Chip illustriert;
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3 ein
Diagramm ist, welches das Bildscannen eines DNA-Chips illustriert;
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4 ein
Diagramm ist, welches Fehler illustriert, erzeugt während der
Analyse eines DNA-Chips und Typen an Scan-Fehlern, korrespondierend
mit den Fehlern erzeugt während
der Analyse des DNA-Chips;
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5 ein
Diagramm ist, welches die Ergebnisse illustriert, erzeugt aus den
Typen an Scan-Fehlern in 4;
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6A eine
grafische Darstellung ist, welche die Beziehung illustriert zwischen
einer Signalgröße und einer
Signalintensität;
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6B ein
Graph ist, der das Verhältnis
zwischen einer Signalintensität
und einer Standardabweichung illustriert;
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7A und 7B Diagramme
sind, welche die Eingabendaten illustrieren, verwendet in einem
Verfahren zum Nachweis eines fehlerhaften Signals gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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8 ein
Flussdiagramm ist, welches ein Verfahren illustriert zum Nachweis
eines fehlerhaften Signals gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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9 ein
Blockdiagramm ist, welches ein System illustriert zum Nachweis eines
fehlerhaften Signals gemäß einer
weiteren Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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10 und 11 Diagramme
sind, illustrierend das Verhältnis
und den Typ an Fehler-Punkten, nachgewiesen
in jedem DNA-Chip; und
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12 ein
Diagramm ist, illustrierend eine Veränderung von Robust M, verursacht
durch Ausschluss von fehlerhaften Signalen.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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2 ist
ein Flussdiagramm, illustrierend eine bildverarbeitende Prozedur
eines DNA-Chips und 3 ist ein Diagramm, illustrierend
ein Bild-Scannen eines DNA-Chips.
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Im
Allgemeinen schließt
die bildverarbeitende Prozedur eines DNA-Chips eine Scan-Operation
und eine Quantifizierungs-Operation ein. Die Scan-Operation und
die Quantifizierungs-Operation sind eng miteinander verwandt. Werte,
erhalten aus der Quantifizierungs-Operation verändern sich, abhängend von
einem Scan-Verfahren.
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Unter
Verweis auf 2 und 3 wird das
Adressieren einer Stelle und einer Form in jedem Signal in dem DNA-Chips
durchgeführt,
sowie das Abtasten einer Region, welche gelesen werden soll (Operation (S200)).
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Als
nächstes
wird eine Segmentation durchgeführt
(Operation (210)), in welcher Pixel, welche zu einer Hintergrund-Region
gehören
(310), sowie Pixel, welche zu einer Vorder grund-Region
gehören
(320) in den adressierten Signalen segmentiert werden.
Verschiedene Verfahren wurden vorgeschlagen, um den Vordergrund
(320) und den Hintergrund (310) zu segmentieren.
Repräsentative
Verfahren schließen
die fixierte Kreis-Annahme und die adaptierte Kreis-Annahme ein.
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Das
fixierte Kreis-Annahme-Verfahren segmentiert einen Hintergrund und
einen Vordergrund durch Auftragen identischer Kreise für jedes
Signal unter der Annahme, dass alle Punktsignale die gleiche Größe und Form
aufweisen. Die adaptierte Kreis-Annahme trägt eine Form eines Signals
durch Verknüpfen
von Pixeln auf mit einer Intensität, welche merklich von benachbarten
Pixeln unterschiedlich ist, durch Berücksichtigung, dass ein jedes
Signal eine unterschiedliche Form und eine unterschiedliche Größe aufweisen
kann.
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Nach
Segmentieren des Hintergrundes und des Vordergrundes (Operation
(S210)), wird ein Mittelwert der Intensität für jedes Pixel in dem Hintergrund
bzw. dem Vordergrund ausgelesen und die Mittelwerte werden summiert
und dann durch die Anzahl von Pixeln dividiert, um einen Mittelwert
der Intensität
für den
Hintergrund bzw. den Vordergrund zu erhalten. Darüber hinaus
wird eine Standardabweichung für
den Hintergrund bzw. den Vordergrund erhalten, basierend auf den
Mittelwerten der Intensität
für ein
jedes Pixel.
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Auch
werden verschiedene Verfahren des Quantifizierens einer Intensität durch
Scannen des Signals offenbart. Repräsentative quantifizierende
Verfahren schließen
ein Verfahren unter Verwendung einer Standardabweichung eines Hintergrundes,
ein Verfahren unter Verwendung einer gerasterten Fläche und
ein Verfahren unter Verwendung eines Zentrums-Punktes ein.
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Das
Verfahren unter Verwendung einer Standardabweichung eines Hintergrundes
wird durchgeführt, basierend
auf der Prozentzahl an Pixeln in einem Vordergrund, einer mittleren
Intensität
für jedes
Pixel, welche größer ist
als eine mittlere Intensität
für einen
Hintergrund, und zu der ein oder zweimal dessen Standard-Abweichung
zugezählt
wird. Dieses Verfahren ist sensitiv für die Standard-Abweichung der
Intensität.
Jedoch ist es schwierig, einen kritischen Wert des Prozentsatzes
zu bestimmen, und einen Fehler beim Abgleich sowie eine Signal-Form
zu diskriminieren.
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Das
Verfahren unter Verwendung von Signal-Intensitäts-Flächen diskriminiert ein fehlerhaftes
Signal durch Vergleich der Fläche
eines Vordergrundes mit der Fläche
der abgerasterten Region in dem Signal.
Signalform QC-Trefferzahl
= (Signalfläche
= pR2/2pR)/(Signalumgebung = R/2)
Falls
die QC-Trefferzahl ≤ R/2,
wird das Signal als ein fehlerhaftes Signal betrachtet
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Das
heißt,
als ein Ergebnis des oben dargestellten Vergleichs von Flächen wird,
falls die Fläche
des Vordergrundes weniger als R/2 ist, das Signal als ein fehlerhaftes
Signal betrachtet. Jedoch kann dieses Verfahren nicht Fehler unterscheiden,
wie z.B. Intensitätsfehler,
Signal-Verbreiterung, Uneinheitlichkeit eines Hintergrundes und
dergleichen.
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Das
Verfahren unter Verwendung des Zentrums-Punktes eines Signals umfasst
den Vergleich der Unterschiede zwischen dem Zentrums-Punkt eines
Signals, welches in einem immobilisierten Zustand abgetastet wurde
und dem Zentrums-Punkt eines Signals, welches in einem flexiblen
Zustand abgetastet wurde, und das Klassifizieren von Signalen mit
einem merklichen Unterschied als fehlerhafte Signale. Jedoch kann
dieses Verfahren nicht die Fehler unterscheiden, wie z.B. Intensitäts-Fehler,
Signal-Verbreiterung und dergleichen.
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4 ist
ein Diagramm, welches Fehler illustriert, erzeugt während der
Analyse eines DNA-Chips und die Typen an Scan-Fehlern, korrespodierend
zu den Fehlern, erzeugt während
des Analysierens des DNA-Chips.
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Bezieht
man sich auf 4, so schließen die Fehler (400),
erzeugt während
der Analyse eines DNA-Chips folgendes ein: (1) geringe DNA-Menge
in dem Signal, (2) Reinheit an DNA, (3) Anbindung an Glas, (4) unpassende
Hybridisierung, (5) suboptimales Labeln, (6) sekundäre Target-Strukturen,
(7) Array-Oberflächen,
(8) dreckige Pins, (9) das Flüssigkeitsvolumen
von Abscheidungen, (10) zerkratzte Oberflächen, (11) ungleichmäßiges Coaten,
(12) Ausbluten und dergleichen.
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Die
Typen der korrespondierenden Intensitäts-Fehler, erzeugt aus den
Fehlern (400) schließen
ein (1) Signalintensität,
(2) Signalgröße, (3)
Signalmorphologie, (4) Abgleichfehler, (5) Ausbluten, (6) Hintergrundintensität, (7) Hintergrundrauschen
und dergleichen.
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5 ist
ein Diagramm, welches die Ergebnisse illustriert, resultierend aus
den Typen an Scan-Fehlern wie in 4 illustriert.
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Bezieht
man sich auf 5, so rührt die Intensitätsvariation
aus den Fehlern der Intensitätsgröße, Intensitätsmorphologie,
aus Abgleichfehlern, Ausbluten und Hintergrundrauschen her. Geringe
Intensität
resultiert aus den Fehlern der Signalgröße, der Signalmorphologie,
aus Abgleichfehlern und Ausbluten. Darüber hinaus resultiert gesättigte Intensität aus den
Fehlern der Signalgröße, der
Signalmorphologie und Ausbluten.
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Folglich
werden als ein Ergebnis des Analysierens der Beziehung zwischen
den Fehlertypen in dem DNA-Chips und den Ergebnissen davon, die
Fehlertypen als Signale klassifiziert, welche (1) geringe Intensität zeigen,
(2) Intensitätsvariation
im Vordergrund und im Hintergrund zeigen oder (3) gesättigte Intensität zeigen.
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6A ist
ein Graph, welcher die Beziehung zwischen einer Signalgröße und einer
Signalintensität zeigt,
und 6B ist ein Graph, welcher die Beziehung zwischen
einer Intensität
eines Signals und dessen Standardabweichung zeigt.
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Bezieht
man sich auf 6B, ist das statistische Ergebnis,
dass, wenn die Abweichung der Intensität höher ist, die Wahrscheinlichkeit,
dass die Intensität
gering ist, höher
ist.
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7A und 7B sind
Diagramme, welche Beispiele zeigen von Eingabe-Daten, verwendet
in einem Verfahren des Nachweises eines fehlerhaften Lichtsignals
gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Bezieht
man sich auf 7A und 7B werden
die Signale (700) in den Vordergrund (720) und
in den Hintergrund (710) segmentiert. Anschließend wird
ein im Vordergrund-Mittelwert (770) erhalten durch Dividieren
eines Mittelwerts der Intensität
eines jeden Pixels, umfassend den Vordergrund (720) durch
die Vordergrundpixelanzahl (780). Außerdem wird eine Vordergrund-Standardabweichung
(775) aus dem Vordergrund-Mittelwert (770) erhalten.
Auch ein Hintergrund-Mittelwert (775) wird erhalten durch
Dividieren eines Mittelwertes der Intensität eines jeden Pixels, umfassend
den Hintergrund (710) durch die Anzahl der Pixel des Hintergrundes
(765). Und eine Hintergrund-Standardabweichung (760)
wird aus dem Hintergrund-Mittelwert (775) erhalten.
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Folglich
bestehen die Eingabedaten (750), verwendet in einem Verfahren
zum Nachweis eines fehlerhaften Signals gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung aus dem Mittelwert (770) und
der Standardabweichung (775) für die Vordergrund-Intensität und die
Vordergrund-Pixel-Anzahl (780) sowie dem Mittelwert (755)
und der Standardabweichung (760) für die Hintergrund-Intensität und die
Hintergrund-Pixel-Anzahl (765).
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Es
gibt viele Programme zum Quantifizieren der Signalintensität des DNA-Chips,
wobei jedes Programm einen Mittelwert, eine Standardabweichung und
die Pixelzahl für
den Hintergrund bzw. den Vordergrund als ein Ergebnis der Quantifizierung
zeigt. Folglich können,
falls die Quantifizierung unter Verwendung eines konventionellen
Programmes möglich
ist, Variablen, notwendig zum Durchführen einer Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung aus der Daten-Ausgabe als ein Ergebnis der
Quantifizierung extrahiert werden. Im Allgemeinen gibt das Quantifizierungs-Programm
Dateien mit einer GPR-Datei-Extension
aus.
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8 ist
ein Flussdiagramm, welches ein Verfahren zum Nachweis eines fehlerhaften
Signals gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung illustriert.
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Bezieht
man sich auf 8, so erzeugt das Quantifizierungs-Programm
eine Ausgabedatei, einschließend
einen entsprechenden Mittelwert, eine Standardabweichung sowie die
Pixelzahl für
die Vordergrund-Intensität
und die Hintergrund-Intensität
des Signals. Ein konventionelles Quantifizierungs-Programm kann
in dieser Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
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Das
Ausgabe-File wird einem Durchforsten unterzogen, um die Eingabedaten,
bestehend aus dem entsprechenden Mittelwert der Standardabweichung
sowie der Pixelzahl für
die Vordergrund-Intensität
und die Hintergrund-Intensität
des Signals zu extrahieren, welche notwendig sind für die vorliegende
Erfindung aus der Ausgabe-Datei.
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Anschließend wird
der Unterschied in den Varianzen analysiert unter Verwendung der
Standardabweichung für
jede Vordergrund-Intensität
bzw. jede Hintergrund-Intensität
(Operation (S805)). Der f-Test wird verwendet zum Analysieren des
Unterschiedes in den Varianzen. Der f-Test wird verwendet, um zu
verifizieren, ob Varianzen von zwei Gruppen signifikant voneinander
unterschiedlich sind.
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Nach
Vervollständigung
der Analyse (Operation (S805)) wird eine Verifizierungs-Operation
durchgeführt,
um zu etablieren, ob der Mittelwert der Hintergrund-Intensität und der
Mittelwert der Vordergrund-Intensität signifikant voneinander unterschiedlich
sind, basierend auf dem Unterschied in den Varianzen (Operationen
(S810–S815)).
Falls die Ergebnisse der Unterschiede in den Varianzen, erhalten
durch den f-Test, signifikant sind, wird ein gepoolter t-Test durchgeführt zum
Verifizieren der Mittelwerte. Im Gegensatz dazu wird, falls die
Ergebnisse des Unterschiedes in den Varianzen, erhalten aus dem
f-Test, nicht signifikant sind, ein nicht-gepoolter t-Test durchgeführt zum
Verifizieren der Mittelwerte. Beispielsweise wird der resultierende
Wert von zumindest 0,05 in dem f-Test als signifikant ausgewertet
und der resultierende Wert von nicht mehr als 0,05 in dem f-Test
wird als nicht signifikant ausgewertet. Der Wert von 0,05, welcher
als ein Kriterium zum Etablieren der Signifikanz verwendet wird,
kann in gewisser Weise verändert
werden, abhängend
von den Ergebnissen der statistischen Resultate.
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Der
t-Test wird eingesetzt, um zu verifizieren, ob Mittelwerte von zwei
Gruppen signifikant unterschiedlich sind oder nicht.
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In
Gleichung 1 repräsentiert
t einen Unterschied zwischen den Mittelwerten (μγ1, μγ2)
der beiden Gruppen in einem gepoolten t-Test, welcher verwendet
wird, wenn die beiden Gruppen einen ähnlichen Typ der Abweichung
aufweisen.
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In
Gleichung 2 repräsentiert
t einen signifikanten Unterschied zwischen dem Mittelwert der beiden Gruppen
in einem nicht gepoolten t-Test und in Gleichung 3 repräsentiert
df den Freiheitsgrad. Falls eine Varianz zwischen den beiden Gruppen
hoch ist, ist der Freiheitsgrad erhöht und dann wird der Unterschied
zwischen den Mittelwerten analysiert. Folglich ist ein signifikanter
Unterschied zwischen den Mittelwerten durch die Differenz in den
Varianzen beeinflusst.
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Nach
Durchführen
des gepoolten t-Tests oder des nicht gepoolten t-Tests, abhängend vom
Unterschied in den Varianzen wird ein p-Wert berechnet, basierend
auf dem Ergebnis des gepoolten oder nicht gepoolten t-Tests (Operation
(S825)). Falls der p-Wert bei einem signifikanten Niveau liegt,
wird ein gemessenes Signal als ein fehlerhaftes Signal beurteilt
(Operation (S835)). Beispielsweise wird, falls der p-Wert zumindest 0,05
ist, der p-Wert als auf einem signifikant unterschiedlichen Niveau
beurteilt und das nachgewiesene Signal wird als fehlerhaftes Signal
klassifiziert. Der Wert von 0,05, welcher als ein Kriterium für die Beurteilung
des signifikanten Niveaus eingesetzt wird, kann in gewisser Weise
verändert
werden, abhängend
von den Ergebnissen der statistischen experimentellen Resultate.
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9 ist
ein Blockdiagramm, illustrierend ein System zum Nachweis eines fehlerhaften
Signals gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Bezieht
man sich auf 9, so besteht das System zum
Nachweis eines fehlerhaften Signals aus einem Daten-Eingabeteil
(900), einen Varianz-Analyse-Teil (910), einem
Mittelwert verifizierenden Teil (920) und einem das fehlerhafte
Signal beurteilenden Teil (930). Der den Mittelwert verifizierende
Teil (920) besteht aus einem gepoolten t-Test-Teil (922)
und einem nicht gepoolten t-Test Teil (924), welche korrespondierend
mit dem Unterschied in den Varianzen arbeiten.
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Der
Dateneingabe-Teil (900) empfängt eine Datei, einschließend die
Ergebnisse der Quantifizierungs-Operation. Darüber hinaus extrahiert der Dateneingabe-Teil
(900) Eingabedaten, welche notwendig sind, um ein fehlerhaftes
Signal aus der Datei nachzuweisen. In einer Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung werden, da das Analysieren von Varianzen und das Verifizieren
von Mittelwerten durchgeführt
wird, um das fehlerhafte Signal nachzuweisen, der entsprechende
Mittelwert, die Standardabweichung und die Pixelzahl für die Hintergrund-Intensität wie auch
die Vordergrund-Intensität
extrahiert, um die Eingabe Daten aus der Datei zu erhalten.
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In
dem Varianz-Analyseteil (910) wird die Analyse des Unterschiedes
in den Varianzen für
die Hintergrund-Intensität
und die Vordergrund-Intensität
durchgeführt,
basierend auf einer Standardabweichung der Eingabedaten, extrahiert
in dem Dateneingabe-Teil (900). Die Analyse der Varianz
wird durchgeführt
unter Verwendung des f-Tests.
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In
dem den Mittelwert verifizierenden Teil (920) wird das
Verifizieren durchgeführt,
ob der Mittelwert der Hintergrund-Intensität und der Mittelwert der Vordergrund-Intensität signifikant
voneinander unterschiedlich sind, basierend auf dem Unterschied
in den Varianzen in dem Varianz-Analyse-Teil (910). Die
Verifikation wird durchgeführt
unter Verwendung des t-Tests. Der Varianz-Analyse-Teil (920)
kann den gepoolten t-Test in einem gepoolten t-Test-Teil (922)
durchführen,
oder den nicht gepoolten t-Test in einem nicht gepoolten t-Test-Teil
(924), abhängend
vom Unterschied in den Varianzen.
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Beispielsweise
wird, falls der resultierende Wert in dem f-Test zumindest 0,05
beträgt,
der Unterschied in den Varianzen als eine Signifikanz aufweisend
beurteilt, und der nicht gepoolte t-Test wird durchgeführt. Falls
der resultierende Wert in dem f-Test nicht mehr als 0,05 beträgt, wird
der gepoolte t-Test durchgeführt.
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In
dem das fehlerhafte Signal beurteilenden Teil (930) wird
der p-Wert berechnet, basierend auf den Ergebnissen in dem den Mittelwert
verifizierenden Abschnitt (920) und eine Beurteilung für ein fehlerhaftes
Signal wird durchgeführt,
basierend auf dem p-Wert. Bei spielsweise, falls der p-Wert zumindest
0,05 ist, wird das nachgewiesene Signal als ein fehlerhaftes Signal
klassifiziert.
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10 und 11 sind
Diagramme, welche das Verhältnis
und den Typ der fehlerhaften Signale, nachgewiesen in jedem DNA-Chip
illustrieren.
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Bezieht
man sich auf 10, so werden 0,7 bis 8,23%
der Signale als fehlerhafte Signale nachgewiesen. Als ein Ergebnis
des Analysierens der Daten, nachgewiesen als fehlerhafte Signale,
können,
während
in den meisten fehlerhaften Signalen die Standardabweichung der
Vordergrund-Intensität
(fsd, foreground intensity) und die Standardabweichung der Hintergrund-Intensität (bsd,
background intensity) hoch sind und die Vordergrund-Intensität (fmd,
foreground intensity) und die Hintergrund-Intensität (bmd,
background intensity) niedrig sind, einige Signale mit einer hohen
Standardabweichung der Intensität
nachgewiesen werden als fehlerhafte Signale, sogar obwohl ihre Intensitäten größer als
10000 sind.
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12 ist
ein Diagramm, welches eine Veränderung
von Robust M, verursacht durch Ausschluss der fehlerhaften Signale,
illustriert.
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Bezieht
man sich auf 12, so ist mit Blick auf die
Veränderung
von Robust M, die Differenz nicht größer als ungefähr 2,5.
Dies ist eine große
Differenz, berücksichtigt
man, dass, falls die Differenz zumindest 1 in der Analyse ist, die
Kernel-Diskriminierung der Differenz sich großartig verändert. Folglich kann die Verlässlichkeit
der Ergebnisse erhöht
werden.
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Die
Erfindung kann auch durchgeführt
werden in Form von computerlesbaren Codes auf einem computerlesbaren
Aufzeichnungsmedium. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium ist
irgendein Datenträger, der
Daten speichern kann, welche danach durch ein Computersystem gelesen
werden kann. Beispiel von computerlesbaren Aufzeichnungsmedium schließen Read-Only
Memory (ROM), Random-Access Memory (RAM), CD-ROMS, Magnetbänder, Disketten,
optischen Datenträger
und Trägerwellen
(beispielsweise Datenübertragung
durch das Internet ein. Das computerlesbare Aufzeichnungsmedium
kann auch über
ein Netzwerk verteilt werden, gekoppelt an Computersysteme, so dass
der computerlesbare Code gespeichert und durchgeführt werden
kann in einer vernetzten Art und Weise.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung werden Signale mit hoher Differenz in
der Varianz für
die Vordergrund-Intensität
und die Hintergrund-Intensität
als fehlerhafte Signale nachgewiesen (beispielsweise Signale mit
geringer Intensität
resultierend von kleiner Signal-Größe oder inkorrektem Abgleich
oder Signale mit teilweise gesättigter
Intensität)
und ausgeschlossen und folglich können in der nachfolgenden statistischen
Analyse Fehler beim Diskriminieren einer Probe von einer normalen
Person und einer Probe von einem Patienten vermindert werden. Mit
anderen Worten kann die Verlässlichkeit
in der statistischen Analyse erhöht
werden.
