Inferring combinatorial association logic networks in multimodal genome-wide screens

Motivation: We propose an efficient method to infer combinatorial association logic networks from multiple genome-wide measurements from the same sample. We demonstrate our method on a genetical genomics dataset, in which we search for Boolean combinations of multiple genetic loci that associate with transcript levels

Exploiting natural and induced genetic variation to study hematopoiesis

PUZZLING WITH DNA Blood cell formation can be studied by making use of natural genetic variation across mouse strains. There are, for example, two mouse strains that do not only differ in fur color, but also in average life span and more specifically in the number of blood-forming stem cells in their bone marrow. The cause of these differences can be found in the DNA of these mice. This DNA differs slightly between the two mouse strains, making some genes in one strain just a bit more or less active compared to those same genes in the other strain. The aim of part I of this thesis was to study the influence of genetic variation on gene expression and how this might explain the specific characteristics of the mouse strains. One of the findings in this study was that the influence of genetic variation on gene expression is strongly cell-type-dependent. Additionally, blood cell formation can be studied by introducing genetic variation into the system. In part II of this thesis genetic variation was introduced into mouse blood-forming stem cells by letting random DNA sequences or “barcodes” integrate into the DNA of these cells. Thereby, these cells were provided with a unique and identifiable label that was heritable from mother- to daughter cell. In this manner the fate of blood-forming stem cells and their progeny could be tracked following transplantation in mice. This technique is very promising for monitoring blood cell formation in future clinical gene therapy studies in humans. PUZZELEN MET DNA Bloedvorming kan bestudeerd worden door gebruik te maken van natuurlijke genetische variatie tussen muizenstammen. Zo bestaan er bijvoorbeeld twee muizenstammen die niet alleen verschillen in vachtkleur, maar ook in gemiddelde levensduur en meer specifiek in het aantal bloedvormende stamcellen dat zich in hun beenmerg bevindt. De oorzaak van deze verschillen kan gevonden worden in het DNA van deze muizen. Dat DNA verschilt net iets tussen de twee muizenstammen, waardoor sommige genen in de ene stam actiever of juist minder actief zijn dan diezelfde genen in de andere stam. In deel I van dit proefschrift is onderzocht hoe genetische variatie de expressie van genen beïnvloedt en hoe dit de specifieke eigenschappen van de muizenstammen zou kunnen verklaren. Er is onder andere gevonden dat de invloed van genetische variatie op de expressie van genen sterk celtype-afhankelijk is. Daarnaast kan bloedvorming bestudeerd worden door genetische variatie te introduceren in het systeem. In deel II van dit proefschrift is genetische variatie in bloedvormende stamcellen van muizen geïntroduceerd door random DNA volgordes of “barcodes” te laten integreren in het DNA van deze cellen. Dit resulteert erin dat elke cel voorzien wordt van een uniek label dat overgegeven wordt van moeder- op dochtercel. De DNA volgorde van het label kan gelezen worden met behulp van een zogenaamde sequencing techniek. Op deze manier kan het lot van bloedvormende stamcellen en hun nakomelingen gevolgd worden na transplantatie in muizen. Deze techniek is zeer veelbelovend voor het monitoren van bloedvorming in toekomstige klinische gentherapie studies in de mens.