マイクロアレイデータのフィルタリング、バイアス認識、正規化、および発現解析を簡素化する自動化されたDNAマイクロアレイ解析ツール。

Array Analysis Manager-An automated DNA microarray analysis tool simplifying microarray data filtering, bias recognition, normalization, and expression analysis.

• Marcel von der Haar
• Patrick Lindner
• Thomas Scheper
• Frank Stahl

抄録

デオキシリボ核酸(DNA)マイクロアレイ実験では、大量のデータセットが生成される。その中の潜在的な情報をうまく利用するためには、複数のフィルタリング、正規化、解析手法を適用する必要がある。このような解析を成功させるためには、基礎となる物理的、化学的、統計的プロセスに関する深い知識が必要である。しかし、DNAマイクロアレイの応用や実験者のバックグラウンドが学際的であるため、公表されている解析結果は方法論などで大きく異なっている。このため、研究や研究分野間での理解や比較のしやすさに大きな制約がある。本研究では、2チャンネルマイクロアレイ実験データを自動的にフィルタリング、正規化、解析するための新しいエンドユーザーソフトウェアを開発した。これにより、シングルチップ実験、色素交換実験、ループ実験などの動的強度範囲を拡大した実験をマルチスキャン手法で解析することが可能となる。さらに、人工ニューラルネットワークを用いてフォトブリーチングを自動的に検出することができる解析ソフトウェアは、我々の知る限りでは初めてである。ユーザーは、適用された各正規化の有効性について、バイアスの最小化に関するフィードバックを得ることができます。発現解析のための標準化されたメソッドが含まれており、結果をGene Expression Omnibus (GEO) フォーマットでエクスポートすることができます。本ソフトウェアは、マイクロアレイ解析のプロセスを簡素化し、実験者が解析プロセスについて賢明な判断を下し、再現性と比較可能性に貢献できるように設計されている。

Desoxyribonucleic acid (DNA) microarray experiments generate big datasets. To successfully harness the potential information within, multiple filtering, normalization, and analysis methods need to be applied. An in-depth knowledge of underlying physical, chemical, and statistical processes is crucial to the success of this analysis. However, due to the interdisciplinarity of DNA microarray applications and experimenter backgrounds, the published analyses differ greatly, for example, in methodology. This severely limits the comprehensibility and comparability among studies and research fields. In this work, we present a novel end-user software, developed to automatically filter, normalize, and analyze two-channel microarray experiment data. It enables the user to analyze single chip, dye-swap, and loop experiments with an extended dynamic intensity range using a multiscan approach. Furthermore, to our knowledge, this is the first analysis software solution, that can account for photobleaching, automatically detected by an artificial neural network. The user gets feedback on the effectiveness of each applied normalization regarding bias minimization. Standardized methods for expression analysis are included as well as the possibility to export the results in the Gene Expression Omnibus (GEO) format. This software was designed to simplify the microarray analysis process and help the experimenter to make educated decisions about the analysis process to contribute to reproducibility and comparability.

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