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Type: Dissertação
Title: Desenvolvimento de uma ferramenta para análise de dados de sequenciamento NGS de bibliotecas de scFvs selecionados por phage display
Authors: Batista, Mathias Coelho
Advisor: Lourenzoni, Marcos Roberto
Keywords: Ferramenta computacional;Phage display;NGS;Anticorpo
Issue Date: 2023
Citation: BATISTA, Mathias Coelho. Desenvolvimento de uma ferramenta para análise de dados de sequenciamento NGS de bibliotecas de scFvs selecionados por phage display. 2023. 80 f. Dissertação (Mestrado em Biotecnologia de Recursos Naturais) - Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Abstract in Brazilian Portuguese: Os anticorpos monoclonais (mAbs) são proteínas globulares capazes de reconhecer, se ligar e elicitar resposta imunológica contra alvos moleculares específicos e são largamente aplicados no tratamento de diversas doenças. Dentre as técnicas que podem ser aplicadas no desenvolvimento de mAbs, o phage display se destaca por sua capacidade de selecionar fragmentos de mAbs capazes de se ligar a um alvo específico. Ao ser associada a tecnologias de sequenciamento de nova geração (NGS), o phage display se torna uma ferramenta poderosa por possibilitar que seja acompanhado com grande precisão quais e como cada fragmento foi selecionado. O ATTILA é um pipeline computacional capaz de identificar quais candidatos foram mais enriquecidos ao longo da seleção, através da análise de dados provenientes do sequenciamento NGS de bibliotecas de phage display. Embora eficiente no desempenho dessa função, o ATTILA possui processos de instalação, configuração e uso pouco amigáveis aos usuários, além de não ser capaz de aproveitar bem o poder computacional disponível. Por conta disso, este projeto tem como objetivo desenvolver uma ferramenta computacional a partir do ATTILA com melhor desempenho, usabilidade e novas funções. O desenvolvimento resultou em uma nova ferramenta (ATTILA 2.0) que inclui uma interface gráficas para inserção dos parâmetros de entrada e visualização dos resultados, processamento otimizado para melhor aproveitamento dos recursos computacionais, e processo de análise reestruturado para possibilitar a análise simultânea de múltiplos rounds e execução de parte do processamento através de computação em nuvem. Além disso, foi criado um instalador único para facilitar e dar celeridade ao processo de instalação e foi feita a validação da ferramenta. O ATTILA 2.0 é mais amigável à utilização, tanto pela existência de uma interface gráfica, como pela facilitação da instalação pelo instalador. Através de implementação de multiprocessamento, o ATTILA 2.0 se mostrou capaz de utilizar melhor os recursos computacionais disponíveis. A reestruturação do código permitiu a analisar bibliotecas obtidas do sequenciamento NGS de múltiplos ciclos de seleção por phage display, assim como a divisão do processamento entre a máquina do usuário e uma API hospedada em servidor da Fiocruz, além de possibilitar alimentação de um banco de dados que permitirá integrações futuras com outras ferramentas. A validação foi feita através da análise de dados NGS provenientes do sequenciamento de bibliotecas de seleção por phage display que teve como alvo uma das alças da proteína CD20.
Abstract: Monoclonal antibodies (mAbs) are globular proteins capable of recognizing, binding and eliciting an immune response against specific molecular targets, being widely applied in the treatment of various diseases. Among the techniques that can be applied in the development of mAbs, phage display stands out for its ability to select mAb fragments capable of binding to a specific target. When associated with next-generation sequencing (NGS) technologies, phage display becomes a powerful tool because it allows precise tracking of which and how each fragment was selected. ATTILA is a computational pipeline capable of identifying which candidates were most enriched during selection, through the analysis of data from NGS sequencing of phage display libraries. Although efficient in performing this function, ATTILA has a unfriendly installation, configuration, and usage processes, and is unable to fully utilize available computational power. Therefore, this project aims to develop a computational tool based on ATTILA with better performance, usability, and new functions. The development resulted in a new tool (ATTILA 2.0) that includes a graphical interface for input parameter insertion and result visualization, optimized processing for better use of computational resources, and a restructured analysis process to enable simultaneous analysis of multiple rounds and execution of part of the processing through cloud computing. In addition, a single installer was created to facilitate and speed up the installation process, and the tool was validated. ATTILA 2.0 is more user-friendly, both due to the existence of a graphical interface and the facilitation of installation by the installer. Through the implementation of multiprocessing, ATTILA 2.0 was shown to better utilize available computational resources. The code restructuring allowed for the analysis of libraries obtained from NGS sequencing of multiple rounds of phage display selection, as well as the division of processing between the user’s machine and an API hosted on a Fiocruz server, and the feeding of a database that will allow future integrations with other tools. Validation was performed through the analysis of NGS data from the sequencing of phage display selection libraries targeting one of the loops of the CD20 protein.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71372
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