7.2.2018

PRESSMEDDELANDE
7.2.1018
Åbo Akademi
Disputation

Avhandling i datavetenskap

M.Sc. Charmi Panchals doktorsavhandling i datavetenskap framläggs till offentlig granskning måndag 12.2.2018 vid fakulteten för naturvetenskaper och teknik vid Åbo Akademi.

Avhandlingen heter Qualitative Methods for Modeling Biochemical Systems and Datasets: the Logicome and the Reaction Systems Approaches.

I vårt dagliga liv använder vi ett flertal komplexa system som består av många tätt hopkopplade komponenter. Ingen av de individuella komponenterna har en egenskap som gäller hela systemet, men tillsammans ger de upphov till speciella egenskaper som kallas framväxande egenskaper. Ett liknande scenario kan observeras i biologiska system. Det finns många hopkopplade entiteter, såsom gener, proteiner och metaboliter, involverade i biologiska system. Genom deras interaktioner med varandra och med omgivningen uppvisar de ett flertal observerbara kännetecken. För att kunna förstå komplexiteten i biologiska processer måste man förstå inte bara hur individuella entiteter fungerar men också hur de interagerar med varandra.

De molekylära aktiviteterna involverade i biologiska processer förblir väldigt ofta svårförstådda på grund av sin komplexa struktur. I denna avhandling behandlas detta problem med fokus på utveckling och demonstration av kvalitativa förhållningssätt, för att få användbara inblickar i en stor mängd kännetecken och dynamik som ligger inom biologiska fenomen.

Den första delen av avhandlingen presenterar utvecklingen av logikbaserade förhållningssätt, logicome, som fångar förståelse på hög nivå i form av matematisk logik gällande de biologiska fenomen som studeras. Man demonstrerade logicome-förhållningssättet genom två fallstudier: (i) den numeriska modellen av Epidermal Growth Factor Receptor(EGFR)-signalväg (ii) Mikromatris-datamängden Head and Neck/Oral squamous-cell carcinoma (HNOSCC).

Den logicome som föreslogs för EGFR-signalvägen undersöker aktiveringsberoenden inom nyckelarten, medan den logicome som föreslogs för HNOSCC-mikromatrisens datamängd producerar booleska signaturer med hjälp de representativa generna.

Den andra delen av avhandlingen presenterar reaktionssystem, ett kvalitativt modelleringsramverk inspirerat av naturen. Ramverket för reaktionssystem fungerar baserat på två principer: tröskelprincipen och principen om ingen beständighet. De interaktiva processerna inom reaktionssystemets ramverk kontrolleras genom två huvudsakliga mekanismer: underlättande och hämning. I avhandlingen utvecklades reaktionssystemmodeller för att demonstrera genomförbarheten och den uttrycksfulla kraften hos reaktionssystemets ramverk. Avhandlingen presenterar reaktionssystem som ett mångsidigt modelleringsramverk för en stor mängd dynamik som typiskt framträder genom de traditionella kvantitativa modelleringsramverken. Reaktionssystemmodellerna är byggda på de enkla mängdlärokoncepten. Avhandlingen visar att reaktionssystemmodeller är naturliga motsvarigheter till modeller av kända dynamiska system såsom kinetiska modeller av självsammansättning av mellanliggande filament, och dynamiska modeller av system som uppvisar beteenden såsom bi-stabilitet, multi-stabilitet och perioddubbleringsbifurkation.

Doktorsavhandlingen har som målsättning att utveckla och demonstrera den potentiella roll som kvalitativa förhållningssätt kan spela när det gäller att förstå komplexa beteenden som typiskt observeras i biologiska system. Hypoteserna härledda med avhandlingens förhållningssätt är konsekventa med rön inom litteraturen och de resultat som har erhållits med andra modelleringsramverk. Därför förväntas att förhållningssätten kan vara effektiva när det gäller att erbjuda nya biologiska rön till fallstudier med svårbehandlade, komplexa detaljer.

Charmi Panchal disputerar måndagen den 12 februari 2018 kl. 13 i auditorium XX, Agora, Vattenborgsvägen 5, Åbo. Opponent är associate professor Serghei Verlan, University of Paris-Est Créteil, Frankrike och kustos är professor Ion Petre, Åbo Akademi.

Charmi Panchal är född 19.12.1985 i Palanpur, Gujarat, Indien. Hon avlade studentexamen 2003 vid University Experimental School i Indien och Master of Science-examen vid Villmanstrands tekniska universitet, 2011.

Charmi Panchal kan vid behov nås per telefon +358 46 572 3452 eller e-post charmipanchal2006@gmail.com.

Avhandlingen finns elektroniskt i Doria: http://www.doria.fi/handle/10024/149311?locale=lsv

Klicka här för att få fram en bild i tryckkvalitet på disputanden: http://web.abo.fi/pressmaterial/Charmi_Panchal.jpg
Bilden får fritt användas av medierna.

Med vänliga ÅA-hälsningar,
Mia Henriksson
Informatör