Creating ad hoc functional ontologies for complex diseases and understanding drug response with cellular networks

Abstract

Since the advent of the genomic era, vast amounts of data from heterogeneous biomedical sources have been generated, revealing an overwhelming complexity and creating a need for new computational tools. The etiology for human diseases is complex, involving the malfunction of multiple genes in the intricate molecular networks that form the cell machinery. In the same direction, lower levels of complexity, our cells, are also complex and the outcome of an external perturbation cannot be directly predicted from the genotype.

In this thesis, we address biological complexity at different levels of organization. First, we study complex diseases from the manual generation of ad hoc functional ontologies. Then, we decipher cell response to external perturbations revealing the role that the genetic background plays on the final outcome. Unraveling biological complexity requires the integration of heterogeneous biological data, at different levels of organization and the combination of multiple computational strategies.Des de l'origen de l'era genòmica, s'han generat grans quantitats de dades biomèdiques, revelant una enorme complexitat i creant la necessitat de nous mètodes computacionals. L'etiologia de les malalties humanes és complexa, implicant el mal funcionament de múltiples gens i de la intricada xarxa molecular que conforma la maquinària cel·lular. De la mateixa manera, nivells més simples de complexitat, les nostres cèl·lules, són tanmateix complexes i la resposta a una pertorbació externa és difícil de predir a partir del seu genotip.

En aquesta tesi, abordem la complexitat biològica a diferents nivells d'organització. Primer, estudiem les malalties complexes des de la generació ad hoc d'ontologies funcionals. Després, analitzem la resposta cel·lular a pertorbacions externes, revelant el paper que juga el rerefons genètic en el fenotip final. Desentranyar la complexitat biològica requereix la integració de dades biològiques heterogènies, a diferents nivells d'organització i la combinació de múltiples estratègies computacionals.Programa de doctorat en Biomedicina