دروس کوتاه سرطان: تبارشناسی تومور

در حقیقت تلاش خواهیم کرد از یک مقدمه عمومی شروع کنیم. کمی در مورد سرطان صحبت کنیم. در مورد این‌که مساله چیست. سپس چند حالت خاص مساله را به صورت ترکیبیاتی تعریف کنیم. بعد یک حالت آن را حل کنیم. این مساله، از مساله‌هایی است که نشان می‌دهد علوم کامپیوتر، آن هم نظری‌ترین قسمت‌هایش چگونه در سرطان ممکن است به درد بخورند. اگر ببینید، از نویسنده‌های مقاله آقای آلون است که از نظری‌ترین علوم کامپیوتری‌ها و ترکیبیات‌کارهاست.

خلاصه:

مساله اصلی این ارائه، یافتن یک درخت تکاملی از داده‌های کم حجم تومور است. سرطان، طبق تعریف، از سلول‌هایی به وجود می‌آید که نسبت به سلول‌های سالم تغییرات ژنتیکی کرده باشند. اما، یک تومور سرطانی، شامل یک سلول نیست، بلکه شامل سلول‌های فراوان و متنوعی است. امید می‌رود که شناخت سلول‌های مختلف و تنوع سلول‌ها بتواند به ما کمک کند تا برخورد مناسب‌تری با یک تومور خاص سرطانی داشته باشیم. بدین منظور، تلاش می‌کنیم تنوع در یک تومور سرطان را بشناسیم. پس آزمایش‌هایی انجام می‌دهیم که اطلاعاتی در مورد تنوع سلول‌ها در تومور به ما بدهد. اما اطلاعات برای بازسازی اطلاعات کل تومور کافی نیست، در نتیجه محدودیت‌های واقعی را در نظر می‌گیرم تا جواب واقعی‌تری به دست بیاوریم. از محدودیت‌های واقعی، وجود رابطه تکاملی درون تومور است. مساله اصلی این ارائه یافتن اطلاعات درون یک تومور با استفاده از داده‌های محدود است. این مساله به زبان علوم کامپیوتری به یک مساله یافتن درخت اشتاینر تبدیل می‌شود. مساله یافتن درخت اشتاینر، یک مساله ان‌پی-سخت است و الگوریتم‌های تقریبی زیادی برای آن ارائه شده است. اجرای همان الگوریتم‌ها برروی اطلاعات زیستی، نیازمند زمان نمایی است. در این ارائه، چند راه حل برای مساله درخت اشتاینر را مرور می‌کنیم و استفاده آن الگوریتم‌ها را برای مساله یافتن درخت تکاملی بررسی می‌کنیم. به‌طور کلی در این ارائه، پس از معرفی مقدماتی مساله و ارتباط آن با سرطان، الگوریتم‌های اولیه برای ساختن درخت تکاملی را مرور می‌کنیم. با استفاده از برنامه‌ریزی خطی و بهینه‌سازی ترکیبیاتی الگوریتم‌های نظری و تقریبی را ارائه می‌کنیم. 

منبع اصلی ارائه:

Alon, Noga, et al. “Approximate maximum parsimony and ancestral maximum likelihood.” IEEE/ACM transactions on computational biology and bioinformatics 7.1 (2010): 183-187.

ولی خداوکیلی خیلی کار سختی است آماده کردن این ارائه!