Desarrollo de una aplicación web en R/Shiny para la visualización interactiva del análisis diferencial de metilación genómica en muestras tumorales procesadas mediante la tecnología microarray

Abstract

DNA methylation is the most common epigenetics alteration in nature. Recent literature expose the existence of the association between cellular expression modifications in tumors and the demethylation patterns on CpGs located in the body and regulatory elements of relevant genes in the cell stability status. The improvements in laboratory techniques specialized in main relevant biological data's treatment implies the development of optimal bioinformatics tools able to allow the study of the hallmarks from the epigenetics modifications. Microarray techniques gain strength and utility in the differential DNA methylation studies and require potential analyses in situ. Here, we are available of two independent cohorts of tumour and control samples from GEO repository analyzed using the last updated version of methylation array with 850k probes, EPIC. The goal is to develop an online interactive application in R/Shiny language capable to launch the automatic visualization of the samples treating and the differential DNA methylation analysis between both biological status in order to obtain the DMR and dmp of the study that support the definition of a tumour's methylome profile. Programming algorithms from R/Bioconductor/minfi library and its adaptation in the web service code design would provide a product that promote the use of methylation techniques in cancer by lab users not familiarized with the bioinformatics tools software.

La metilación del ADN es la alteración epigenética más común en la naturaleza. Estudios anteriores proponen la existencia de una asociación entre los cambios de expresión celular en ambiente tumoral y un patrón de desmetilación de CpGs incluidas en el cuerpo y en los elementos reguladores de los genes involucrados en la estabilidad celular. El avance en técnicas de laboratorio para el procesamiento de datos biológicos relevantes ha llevado al desarrollo de análisis bioinformáticos óptimos que permitan estudiar toda la información de la obtención de datos de estas marcas epigenéticas. Las técnicas de microarray cobran fuerza y utilidad en los estudios de metilación diferencial del ADN y requieren de un análisis in situ potente y riguroso. En este estudio disponemos de dos cohortes independientes de muestras tumorales y controles disponibles en GEO analizadas usando la última versión actualizada de chip de hibridación de 850k sondas, EPIC. Se propone desarrollar una aplicación web interactiva con lenguaje R/Shiny que permita lanzar la visualización automática del tratado de muestras y el análisis diferencial de metilación de ADN entre ambas condiciones biológicas, con el fin de obtener las DMR y dmp que ayuden a definir un perfil del metiloma tumoral. La programación en algoritmos de la librería de metilación R/Bioconductor/minfi y su adaptación al código de diseño del servicio web podrá ofrecer un producto que potencie el uso de las técnicas de metilación en estudios de cáncer por parte de los usuarios del laboratorio no familiarizados con las herramientas bioinformáticas.

La metilació de l'ADN és l'alteració epigenètica més comú en la natura. Estudis anteriors proposen l'existència d'una associació entre els canvis d'expressió cel·lular en ambient tumoral i un patró de desmetilació de CpGs incloses en el cos i en els elements reguladors dels gens involucrats en l'estabilitat cel·lular. L'avanç en tècniques de laboratori pel processament de dades biològiques rellevants ha portat al desenvolupament d'anàlisis bioinformàtics òptims que permeten estudiar tota la informació en l'obtenció de dades d'aquestes marques epigenètiques. Les tècniques de microarray cobren força i utilitat en els estudis de metilació diferencial de l'ADN i requereixen d'una anàlisi in situ potent i rigorós. En aquest estudi disposem de dues cohorts independents de mostres tumorals i controls disponibles a GEO analitzades utilitzant la última versió actualitzada de xip d'hibridació de 850k sondes, EPIC. Es proposa desenvolupar una aplicació web interactiva amb llenguatge R / Shiny que permeti llançar la visualització automàtica del tractat de mostres i l'anàlisi diferencial de metilació d'ADN entre les dues condicions biològiques, per tal d'obtenir les DMR i dmp que ajudin a definir un perfil del metiloma tumoral. La programació en algoritmes de la llibreria de metilació R / Bioconductor / minfi i la seva adaptació al codi de disseny del servei web podrà oferir un producte que potenciï l'ús de les tècniques de metilació en estudis de càncer per part dels usuaris del laboratori no familiaritzats amb les eines bioinformàtiques.