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문제 정의
- 먼저 시료의 샘플을 그림 1과 같은 특수처리된 cDNA(Copy or Complimentary DNA) Micro array 상에 올려놓게 되면 DNA의 상보적 성질로 인하여 특정한 색상이나 색의 강도가 표면상에 나타나게 되는 데 이것을 CCD 카메라나 Laser Scanner 와 같은 장비를 이용하여 캡쳐한다. 그리고 이것을 사용자 컴퓨터나 모바일 컴퓨터 등을 이용해서 패턴 분류하여 질병의 유무와 돌연변이 유무 등을 검사할 수 있는 것이다. DNA칩으로 대상 체의 유전정보를 알 수 있는 이유는 각 DNA spot이 DNA 이중나선 가운데 하나에 대한 상보적인 염기서열로 반응하기 때문이다.
- 본 논문에서는 DNA칩 영상 패턴 분류를 위해 다음과 같은 알고리즘을 제시한다. 크게 DNA칩 영상 전처리 과정과 신경망 중 MLP 기반 Back-Propagation 과 Self Organizing Map(SOM)으로 패턴을 학습시키는 과정, 패턴 분류과정으로 나누어진다.
- 본 논문에서는 특정한 질병 또는 유전적 돌연변이의 발현을 색상 또는 명암의 강도로 표현하는 DNA칩 영상에 대해 패턴 분류할 수 있는 Algorithm을 개발하였으며 ANN를 사용하여 DNA칩 영상 패턴 분류 시뮬레이터를 만들었다. 이것은 네 개의 DNA칩 영상를 분류해 낼 수 있으며 시뮬레이터 내에서 ANN의 weight 값의 update가 가능하며 실험에 사용된 DNA칩 영상는 24x24 크기의 spot 포인터 이다.
- DNA칩은 격자 모양으로 촘촘한 구멍(spot) 이 있는 칩 위에, 여러 종류의 유전자 염기서열을 격자에 하나씩 집어넣은 것으로 여기서 얻은 데이터를 Micro array data라고 하며, DNA칩 혹은 gene 칩이라고도 한다. 이것은 시료를 DNA칩 위에 떨어뜨려, 시료 안에 존재하는 유전자들을 분석하거나 발현정도를 측정하는 것을 목적으로 한다. 한편 DNA칩 영상은 인간의 유전적 정보를 고밀도로 집적 해놓은 DNA칩을 스캐닝 작업을 통해 영상데이터로 변환 시켜 놓은 것이며.
가설 설정
- 이 시료를 적색 형광물질 등으로 염색한 후, DNA칩 위에 투여한다. 그러면, 이 시료의 염기 서열은 (1, 1) 격자에는 꼭 달라붙지만, (1, 2)에는 붙지 않는다. 다음에 DNA칩을 물로 씻어 내면, (1, 1)위치에만 DNA가 달라붙어서, 형광물질의 색깔인 붉은 색을 띄게 된다.
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