Data Mining of Gene Expression Changes in Alzheimer Brain

Genome wide transcription profiling is a powerful technique for studying the enormous complexity of cellular states. Moreover, when applied to disease tissue it may reveal quantitative and qualitative alterations in gene expression that give information on the context or underlying basis for the disease and may provide a new diagnostic approach. However, the data obtained from high-density microarrays is highly complex and poses considerable challenges in data mining. The data requires care in both pre-processing and the application of data mining techniques.<br /><br />This paper addresses the problem of dealing with microarray data that come from two known classes (Alzheimer and normal). We have applied three separate techniques to discover genes associated with Alzheimer disease (AD). The 67 genes identified in this study included a total of 17 genes that are already known to be associated with Alzheimer's or other neurological diseases. This is higher than any of the previously published Alzheimer's studies. Twenty known genes, not previously associated with the disease, have been identified as well as 30 uncharacterized Expressed Sequence Tags (ESTs). Given the success in identifying genes already associated with AD, we can have some confidence in the involvement of the latter genes and ESTs. <br /><br />From these studies we can attempt to define therapeutic strategies that would prevent the loss of specific components of neuronal function in susceptible patients or be in a position to stimulate the replacement of lost cellular function in damaged neurons. <br /><br />Although our study is based on a relatively small number of patients (4 AD and 5 normal), we think our approach sets the stage for a major step in using gene expression data for disease modelling (i.e. classification and diagnosis). It can also contribute to the future of gene function identification, pathology, toxicogenomics, and pharmacogenomics.L'\ue9tablissement du profil de transcription du g\ue9nome entier est un outil puissant permettant d'\ue9tudier la tr\ue8s grande complexit\ue9 des \ue9tats cellulaires. En outre, lorsqu'il est appliqu\ue9 aux tissus pathologiques, il peut r\ue9v\ue9ler des modifications quantitatives et qualitatives de l'expression g\ue9nique qui renseignent sur le contexte ou sur le fondement sous-jacent de la maladie et peut offrir une nouvelle approche diagnostique. Toutefois, les donn\ue9es recueillies \ue0 partir des biopuces \ue0 haute densit\ue9 sont d'une tr\ue8s grande complexit\ue9 et repr\ue9sentent des d\ue9fis de taille dans le domaine de l'exploration de donn\ue9es. En effet, le pr\ue9traitement ainsi que l'application des techniques d'exploration de donn\ue9es demandent une attention particuli\ue8re.<br /><br />La pr\ue9sente \ue9tude porte sur la difficult\ue9 \ue0 analyser les donn\ue9es de biopuces provenant de deux cat\ue9gories connues (Alzheimer et normale). Trois technologies distinctes ont \ue9t\ue9 utilis\ue9es pour identifier les g\ue8nes associ\ue9s \ue0 la maladie d'Alzheimer (MA). Parmi les 67 g\ue8nes identifi\ue9s dans cette \ue9tude, on trouve un total de 17 g\ue8nes d\ue9j\ue0 associ\ue9s \ue0 la maladie d'Alzheimer ou \ue0 d'autres affections neurologiques. C'est plus que lors des pr\ue9c\ue9dentes \ue9tudes parues sur l'Alzheimer. Vingt g\ue8nes connus, non li\ue9s ant\ue9rieurement \ue0 la maladie, ont \ue9t\ue9 identifi\ue9s de m\ueame que 30 signatures ou EST (Expressed Sequence Tags) non caract\ue9ris\ue9es. \uc9tant donn\ue9 le succ\ue8s obtenu dans l'identification des g\ue8nes d\ue9j\ue0 associ\ue9s \ue0 la MA, il existe un niveau de confiance raisonnable quant aux derniers r\ue9sultats portant sur les g\ue8nes et les EST. <br /><br />\uc0 partir de ces \ue9tudes, on peut tenter de d\ue9finir des strat\ue9gies th\ue9rapeutiques pouvant pr\ue9venir la d\ue9t\ue9rioration des composantes sp\ue9cifiques de la fonction neuronale chez les personnes \ue0 risque ou \ueatre en mesure de favoriser le remplacement de la fonction cellulaire perdue des neurones endommag\ue9s. <br /><br />Bien que cette \ue9tude ne concerne qu'un nombre tr\ue8s limit\ue9 de patients (quatre patients atteints de la MA et cinq normaux), il est permis de croire que cette approche pr\ue9pare la voie \ue0 une \ue9tape importante dans l'utilisation de donn\ue9es d'expression g\ue9nique pour la mod\ue9lisation de la maladie (p. ex. classification et diagnostic). Elle peut \ue9galement contribuer \ue0 l'avenir de l'identification des fonctions g\ue9niques, de la pathologie, de la toxicog\ue9nomique et de la pharmacog\ue9nomique.NRC publication: Ye