Bakalářská práce

Graph-based modeling of spatial distribution of lymphocytes

Aneta Böhmová
Anotace

Prostorové rozložení lymfocytů v nádorových tkáních nabízí cenné poznatky o progresi rakoviny a potenciálních výsledcích léčby. Tato práce se zabývá metodami analýzy distribucí lymfocytů založenými na grafech se zaměřením na vzorky kolorektálního karcinomu. Tři typy grafů – Delaunayova triangulace, Gabrielův graf a minimální kostra grafu – byly implementovány pro extrakci znaků charakterizujících prostorové …více

Abstract

The spatial distribution of lymphocytes within tumor tissues offers valuable insights into cancer progression and potential treatment outcomes. This thesis explores graph-based methods for analyzing such distributions, focusing particularly on colorectal cancer samples. Three graph types – Delaunay triangulation, Gabriel graph, and minimum spanning tree – were implemented to extract features characterizing …více

Zadání práce
The distribution of lymphocytes within the tissue samples and with respect to major histopathological landmarks may be used for predicting clinically-relevant outcomes. However, the application of graph-based methods to whole-slide image data is hindered by the sheer amount of data. The present thesis will explore methods for graph-based modelling of spatial distributions of lymphocytes in colorectal cancer samples. The objective is to study both the utility of said methods for extracting actionable features from spatial data as well as the scalability of these methods. The candidate will be provided with a set of pre-processed data, including the type and position of the lymphocytes in tumor sections, and histopathological annotations (morphological regions and - if present - invasion margin).

The candidate will
(i) review the relevant literature;
(ii) in accord with the supervisor, select one or two approaches for detailed investigation;
(iii) implement or adapt existing implementation to the problem at hand;
(iv) use the implemented method(s) for extracting spatial features and study their correlations with clinical outcomes (such as relapse-free survival) or other clinical parameters (e.g. tumor stage);
(v) study the scalability of the method(s) with respect to the number of cells and propose methods for improving the scalability.

Literature:
1. Z. Wu et al., Graph deep learning for the characterization of tumour microenvironments from spatial protein profiles in tissue specimens, Nat. Biomed. Eng, vol. 6, no. 12, Art. no. 12, Dec. 2022, doi: 10.1038/s41551-022-00951-w.
2. G. Palla et al., Squidpy: a scalable framework for spatial omics analysis, Nat Methods, vol. 19, no. 2, Art. no. 2, Feb. 2022, doi: 10.1038/s41592-021-01358-2.
3. J. D. Garciá-Arteaga, G. Corredor, X. Wang, V. Velcheti, A. Madabhushi, and E. Romero, A lymphocyte spatial distribution graph-based method for automated classification of recurrence risk on lung cancer images, in 13th International Conference on Medical Information Processing and Analysis, SPIE, Nov. 2017, pp. 9–15. doi: 10.1117/12.2285653.
4. H. Failmezger, S. Muralidhar, A. Rullan, C. E. de Andrea, E. Sahai, and Y. Yuan, Topological Tumor Graphs: A Graph-Based Spatial Model to Infer Stromal Recruitment for Immunosuppression in Melanoma Histology, Cancer Research, vol. 80, no. 5, pp. 1199–1209, Mar. 2020, doi: 10.1158/0008-5472.CAN-19-2268.
Práce zkontrolována:
17. 5. 2024 12:57, doc. Ing. Vlad Calin Popovici, PhD, učo 118944
Plný text práce
1,6 MB / soubor PDF
Jazyk práce
angličtina angličtina
Termín obhajoby
20. 6. 2024
Práce byla úspěšně obhájena

Vedoucí

doc. Ing. Vlad Calin Popovici, PhD, učo 118944
Bioinf EnvEpi RECETOX PřF MU

Oponent

Stanislav Mazurenko, PhD, učo 235907
ArtInt ProtIng RECETOX PřF MU

Masarykova univerzita Přírodovědecká fakulta
Plán
Biomedicínská bioinformatika
  • Přidání souboru

    Soubor nebo složku lze nahrát pomocí tlačítka Přidat.
  • Další operace se soubory

    Podrobnosti lze zjistit označením příslušného řádku.
  • Pohled pro experty

    Pro častou práci je možné zvolit režim Více možností.
  • Vyhledávání souborů

    Vyhledávaný výraz můžete zadat přímo do adresního řádku.
  • Rychlý přístup k souborům

    Pomocí funkce Nedávné je možné se rychle vrátit k právě prohlíženým souborům. Oblíbené soubory je také možné označit Hvězdičkou.