BrainGene:

Development of a gene expression analysis system and construction of an expression database for vertebrate brain development-specific genes


개 요

본 연구는 정보통신부 IMT-2000 출연금 기술개발지원사업 중 생물정보학기반기술개발사업의 일환으로 과학기술부 관리하에 진행되고 있으며 목표는 다음과 같다.

  • 흰쥐 유전자 30,000개 중 대뇌에서 발현되는 유전자 10,000개를 선별하여 고집적 DNA chip을 제작
  • DNA chip을 이용하여 대뇌 발생단계별 및 부위별, 그리고 질환모델에서의 유전자 발현 변화를 대규모로 검사
  • DNA chip 데이터 분석과 관련된 각종 생물정보학적 알고리즘을 개발하여 효율적인 대규모 데이터 분석기법을 확립
  • In situ hybridization을 위시한 세포생물학적 검증을 통해 데이터의 신뢰성 향상과 세포 수준에서의 유전자 발현양상을 규명
  • 이상의 연구 결과를 통합한 데이타베이스를 구축하여 일반 연구자들에게 개방함으로써 우리나라 뇌생물학 연구 수준 향상을 도모

본 과제는 한양대학교 의과대학 및 고려대학교 의과대학과의 공동연구로 이루어지고 있으며 본 팀은 제 1부 세부과제인 'DNA chip을 이용한 유전자발현양상 분석 및 알고리즘 개발'을 담당하고 있다. 과제의 최종 목표는 unsupervised machine learning 기법에 기반한 대규모 DNA chip 데이터의 효율적 분석 알고리즘 개발과 분석을 통해 얻어진 지식에 대한 통합 데이터베이스 구축이다.

 

연구 추진 계획 및 방법

 

연구개발목표

연구개발 내용 및 범위

1차년도

DNA chip 제작

대뇌발현 유전자 10,000 선별 및 DNA chip 제작

대뇌발생단계별 유전자 발현양상 분석

DNA chip을 이용한 대뇌발생 단계별, 조직부위별 유전자 발현양상 분석

DNA chip normalization 알고리즘 개발

Cy3 및 Cy5 염료간의 왜곡현상 제거를 위한 알고리즘 개발

Supervised clustering 알고리즘의 개발

DNA chip 데이터의 clustering 알고리즘 개선

유전자 발현의 dependency 분석

결합확률분포를 이용한 유전자발현 양상의 생물정보학적 모델링

대규모 베이지안망의 효율적 학습 알고리즘 개발

베이지안망을 이용한 대규모 데이터 분석의 효율 개선

유전자발현 database 설계

2차년도에 구축될 database schema 설계

2차년도

질환모델에서의 유전자 발현 분석 실험

각종 질환모델에서 유전자발현 변화 분석

대규모 베이지안망의 신뢰적인 학습 알고리즘 개발

대규모 유전자를 다루기 위한 알고리즘 효율 개선

DNA chip 데이터를 활용한 유전자 발현 동적 양상 모델링

시간별 유전자 발현양상의 효율적 분석기법 개발

In situ hybridization profile 자료의 효율적 분석방법 개발

In situ profile 자료의 정형화 시도

유전자발현 통합 DB 구축

통합 유전자발현 데이터베이스 구축 및 웹 기반 사용자 인터페이스 개발

  

Publications

  • Construction of large-scale Bayesian networks by local to global search, Kyu-Baek Hwang, Jae Won Lee, Seung-Woo Chung, and Byoung-Tak ZhangLecture Notes in Artificial Intelligence (Proceedings of PRICAI 2002), vol. 2417, pp. 375-384, 2002 .
  • Analysis of gene expression profiles and drug activity patterns by clustering and Bayesian network learning, Jeong-Ho Chang, Kyu-Baek Hwang, and Byoung-Tak ZhangMethods of Microarray Data Analysis II, Simon M. Lin and Kimberly F. Johnson (eds.), pp. 169-184, Norwell, MA: Kluwer Academic Publishers, 2002.


Project Title

Development of gene expression analysis system and construction of expression database for vertebrate brain development-specific genes

Sponsor

Korean Ministry of Science and Technology

Principal Investigator

Prof.Byoung-Tak Zhang

Researchers

Sirk June Augh

Kyu-Baek Hwang

Seung-Woo Chung

Dong-Min Kim

Duration

Dec. 2001 - Nov. 2003

Cooperative Research Institutes

School of Medicine, Hanyang University; School of Medicine, Korea University


Contact Kyu-Baek Hwang
E-Mail kbhwang@bi.snu.ac.kr
Phone +82-2-880-1847
Fax +82-2-875-2240