2D Gel Matching

Dieses interdisziplinäre Projekt wird gemeinsam von der Arbeitsgruppe für Theoretische Informatik der FU Berlin und dem Deutschen Herzzentrum Berlin bearbeitet. Hauptgegenstand der Untersuchungen sind 2-dimensionale Gelbilder, die durch hochauflösende Gelelektrophoresetechniken gewonnen werden. Die Gelelektrophorese hat sich als eine wichtige molekularbiologische Methode zur Analyse der Protein- und DNA-Komponenten von Gewebeproben etabliert. Jeder ``Spot'' in einem Elektrophorese-Gelbild repräsentiert ein in der Probe auftretendes Protein. Die Analyse der Bilder hilft, molekulare und genetische Ursachen von Herzkrankheiten aufzudecken.

Bisher war die genaue Auswertung von Gelbildern eine zeitaufwendige Arbeit für erfahrene Spezialisten. Das Hauptziel des Projekts besteht im Entwurf und der Implementierung von Algorithmen zur effizienten, computergestützten Gelanalyse. Die Untersuchungen konzentrieren sich auf zwei Schritte dieser Prozedur, das Gelmatching (Zuordnung sich entsprechender Spots in verschiedenen Bildern) sowie den Aufbau und die Verwaltung einer Protein-Datenbank für 2-dimensionale Gelbilder.

Das Gelmatching ist eine wichtige und zeitaufwendige Voraussetzung für die quantitative und qualitative Analyse von Protein-Gelbildern. Durch die Matchingprozedur müssen produktionsbedingte, geometrische Verzerrungen ausgeglichen werden. Das entsprechende algorithmische Problem ist eine Variante der 2-dimensionalen Mustererkennung, wobei die Hauptschwierigkeiten durch die geometrischen Verzerrungen entstehen. Ziel ist es, neue Algorithmen für das Gelmatching zu entwickeln, die auf bekannte Methoden aus der algorithmischen Geometrie zum Matching von Punktmustern aufbauen. Da das approximative Matching von Punktmustern eine sehr allgemeinene Fragestellung ist, können die bei der Projektbearbeitung gemachten Fortschritte auch wichtig für verschiedene andere Anwendungen sein.

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