Cell identification and phenotyping using classical machine learning and deep learning

Sejtazonosítás és fenotipizálás klasszikus gépi tanulás és mélytanulás alkalmazásával A jelenlegi képi analízisen és gépi tanuláson alapuló technológiák lehetővé teszik a biológiai és egészségügyi jellemzéseket magasabb dimenzióban, még egy-sejt szinten is. Az egy-sejt analízis olyan szignifikáns előnyöket nyújt, mellyel bármilyen sejt egyedi jellemzői kinyerhetőek, ezzel segítve a tudományt daganatos vagy agy-kutatástól kezdve, gyógyszerkutatáson át egészen a személyre szabott terápiás módszerekig. Általában a mikroszkópos egy-sejt analízis első lépéseként a sejtmag meghatározása szükséges. Ennek a megfelelő lokalizálása majd azonosítása alapvető feltétel ahhoz, hogy megfelelő méréseket végezzünk a legfontosabb sejtfunkciókról. Korábban, a legjobb megközelítések a klasszikus képfeldolgozó megoldásokon alapultak, ezeknek viszont szükségük volt előzetes tudásra a megfelelő paraméterek beállításához. A közelmúltban a forradalmi mélytanuláson alapuló megközelítések elterjedtek a képelemzésben, és alapvetően hozzájárultak az úttörő eredményekhez az egy-sejt analízisen belül, beleértve a képi osztályzást, képi regisztrációt, objektum detektálást és felismerést, valamint ezek különböző alkalmazását többek között a számítógéppel támogatott diagnosztikában. Disszertációm két részből áll: fenotípus-analízis (gépi tanulás segítségével), illetve egy-sejt analízis (mélytanulás segítségével). Az első részben, a fenotípusos adat elemzése során előforduló jelentős kérdések megválaszolására fókuszáltam, mint például a „hogyan járjuk körbe a teljes adathalmazt hatékonyan” és a „hogyan javítsuk az osztályzás pontosságát”. A második részben az elsődleges fókuszomban a mélytanuláson alapuló szoftverek álltak. Kutatásom alatt több különböző eszközt használtam és fejlesztettem, valamint elkészítettem olyan algoritmusokat melyek támogatják az egy-sejt analízist. Ez a rész olyan kutatási projektek részleteit tartalmazza, melyekben részt vettem. Ilyen például egy patch-clamp rendszer teljes automatizálása, vagy egy olyan applikáció mely segít a felhasználóknak elemezni az adott specifikus sejtek előfordulását. Eredményként, sikeresen demonstráltuk a gépi tanulásos metódusok hatékony alkalmazását fenotipizálást segítő flexibilis szoftverek implementálásával. Ezáltal elértük a kutatásunk célját, hogy javítsunk az idő-hatékonyságán a biológiai képi alapú adat analízisével foglalkozó szakembereknek. Emellett demonstráltuk azt, hogy egy előrehaladott gépi tanulásos módszert, a mélytanulást alkalmazva különböző megközelítéseknél, képesek vagyunk a magas pontosságú sejt-detekcióra. Ezáltal bizonyítva a mélytanulás magas potenciálját, amivel képes támogatni az automatizációt és helyettesíteni az emberi feladatokat az egy-sejt analízisben

A rendszerváltás idõszakában gyorsuló gazdasági bûnözés szervezõdése

Following up on George Kubler’s The Shape of Time, the authors reflect on Hungarian trends in criminality around the political transition.Követve George Kubler „Az idő alakja” című munkáját a szerző a bűnözés magyarországi trendeit mutatja be a rendszerváltás körül

Transformationalen Führung als Möglichkeit zu einem nachhaltigen Erfolg bei den Generationen Y und Z = Transformational Leadership as an Opportunity for Sustainable Success in the Y and Z Generations

Employers need to recognize that not only the expectations of the world, the companies, but also those of the employees have changed. The leadership has to find a solution that finds suitable employees for sustainable success. However, this is a real challenge that demands flexible management adapted to the situation and the employees. So executives need to seize every opportunity that leads to business success in the company. In the future, it will not be easier in this new situation with the different generation demands to find the optimal solution for all, but the transformational leadership can be a great support for the executives. With this study we want to show a general picture about the transformational leadership and are able to demonstrate the correlations between the generations and the transformational leadership. We would like to prove, why this is a good method to reach sustainable success. For reasons of scope, we have not made an own study, but summarized the current research results and synthesized the relevant literature. Arbeitgeber müssen erkennen, dass sich nicht nur die Erwartungen der Welt, der Unternehmen, sondern auch die von den Mitarbeitern verändert haben. Die Führung muss sich eine Lösung finden, wie sie für den nachhaltigen Erfolg geeignete Mitarbeiter findet. Dies ist aber eine wahre Herausforderung die eine, an die Situation,- und an die Mitarbeiter angepasste, flexible Führung verlangt. Die Führungskräfte müssen also alle Möglichkeiten ergreifen, die zum Erfolg der Unternehmen führen. In der Zukunft wird es auch nicht einfacher sein in dieser neuen Situation mit den verschiedenen Generationsansprüchen, für alle eine optimale Lösung zu finden, aber die transformationale Führung kann für die Führungskräfte eine große Unterstützung sein. Mit dieser Studie möchten wir über die transformationale Führung ein allgemeines Bild zeigen und die Korrelationen zwischen den Generationen und der transformationalen Führung zu zeigen und zu beweisen, warum das sehr wohl eine gute Methode wäre nachhaltig Erfolge zu erreichen. Aus Umfangsgründen haben wir die aktuellen Forschungsergebnisse zusammengefasst und synthetisierten die relevante Literatur

The Organisation of Accelerating Economic Offenses During the Change of Regime

In his book titled The Shape of Time. Remarks on the History of Things, George Kubler criticised the nature of chronologically and linearly approached and explained historical concept. He claims that applying biological metaphors to the periodical changes in history results in the adverse consequence that it presumes repetitious life cycles in different eras of the past. Shaping a new criminal method or trick is mutatis mutandis an initial sequence-starter object, just like a painting projecting a new, original approach. However, not only the existence of the original work of art is necessary, it must be subject to reliable verification, we cannot always identify the first perpetrator of the given criminal method

Transformationalen Führung als Möglichkeit zu einem nachhaltigen Erfolg bei den Generationen Y und Z

Employers need to recognize that not only the expectations of the world, the companies, but also those of the employees have changed. The leadership has to find a solution that finds suitable employees for sustainable success. However, this is a real challenge that demands flexible management adapted to the situation and the employees. So executives need to seize every opportunity that leads to business success in the company. In the future, it will not be easier in this new situation with the different generation demands to find the optimal solution for all, but the transformational leadership can be a great support for the executives. With this study we want to show a general picture about the transformational leadership and are able to demonstrate the correlations between the generations and the transformational leadership. We would like to prove, why this is a good method to reach sustainable success. For reasons of scope, we have not made an own study, but summarized the current research results and synthesized the relevant literature. ------ Arbeitgeber müssen erkennen, dass sich nicht nur die Erwartungen der Welt, der Unternehmen, sondern auch die von den Mitarbeitern verändert haben. Die Führung muss sich eine Lösung finden, wie sie für den nachhaltigen Erfolg geeignete Mitarbeiter findet. Dies ist aber eine wahre Herausforderung die eine, an die Situation,- und an die Mitarbeiter angepasste, flexible Führung verlangt. Die Führungskräfte müssen also alle Möglichkeiten ergreifen, die zum Erfolg der Unternehmen führen. In der Zukunft wird es auch nicht einfacher sein in dieser neuen Situation mit den verschiedenen Generationsansprüchen, für alle eine optimale Lösung zu finden, aber die transformationale Führung kann für die Führungskräfte eine große Unterstützung sein. Mit dieser Studie möchten wir über die transformationale Führung ein allgemeines Bild zeigen und die Korrelationen zwischen den Generationen und der transformationalen Führung zu zeigen und zu beweisen, warum das sehr wohl eine gute Methode wäre nachhaltig Erfolge zu erreichen. Aus Umfangsgründen haben wir die aktuellen Forschungsergebnisse zusammengefasst und synthetisierten die relevante Literatur

NFKB1 -94ins/delATTG polymorphism is a novel prognostic marker in first line-treated multiple myeloma

Nuclear factor kappa B (NFKB) plays an important role in multiple myeloma (MM), and bortezomib affects this pathway. We retrospectively analysed the effect of the NFKB1 -94ins/delATTG polymorphism on the survival of 295 MM patients treated at a single centre. The median progression-free survival (PFS) was 790 (659-921) d in patients with NFKB1 homozygous insertion genotype (I/I, n = 99) and 624 (515-733) d in deletion-carriers (I/D&D/D, n = 196, P = 0.013). In multivariate analysis, I/I carriers showed a favourable PFS compared to I/D&D/D with a hazard ratio of 0.622 (0.457-0.847), P = 0.003, in addition to international staging system (ISS) score, fluorescence in situ hybridization (FISH) risk score, age and bortezomib treatment. I/I patients benefited more from bortezomib treatment [PFS 902 (703-1101) and 580 (343-817), P = 0.008] than I/D&D/D patients [PFS 659 (487-831) and 488 (323-653), P = 0.531]; in addition the beneficial effect of low ISS score was not observed in the I/D&D/D group [PFS 639 (454-824) and 650 (458-842), P = 0.226], while it was clear in I/I patients [PFS 1140 (803-1477) and 580 (408-752), P < 0.001]. We conclude that homozygous carriers of the insertion allele of the NFKB1 -94ins/delATTG polymorphism have a better prognosis and probably benefit more from bortezomib treatment than MM patients carrying the deletion allele

Environmental properties of cells improve machine learning-based phenotype recognition accuracy

To answer major questions of cell biology, it is often essential to understand the complex phenotypic composition of cellular systems precisely. Modern automated microscopes produce vast amounts of images routinely, making manual analysis nearly impossible. Due to their efficiency, machine learning-based analysis software have become essential tools to perform single-cell-level phenotypic analysis of large imaging datasets. However, an important limitation of such methods is that they do not use the information gained from the cellular micro- and macroenvironment: the algorithmic decision is based solely on the local properties of the cell of interest. Here, we present how various features from the surrounding environment contribute to identifying a cell and how such additional information can improve single-cell-level phenotypic image analysis. The proposed methodology was tested for different sizes of Euclidean and nearest neighbour-based cellular environments both on tissue sections and cell cultures. Our experimental data verify that the surrounding area of a cell largely determines its entity. This effect was found to be especially strong for established tissues, while it was somewhat weaker in the case of cell cultures. Our analysis shows that combining local cellular features with the properties of the cell's neighbourhood significantly improves the accuracy of machine learning-based phenotyping

Komplex molekuláris genetikai vizsgálati algoritmus myeloproliferativ neoplasiák diagnosztikájában

Introduction: Mutations in Janus kinase 2, calreticulin and thrombopoietin receptor genes have been identified in the genetic background of Philadelphia chromosome negative, "classic" myeloproliferative neoplasms. Aim: The aim of the authors was to identify driver mutations in a large myeloproliferative cohort of 949 patients. Method: A complex array of molecular techniques (qualitative and quantitative allele-specific polymerase chain reactions, fragment analyzes, high resolution melting and Sanger sequencing) was applied. Results: All 354 patients with polycythemia vera carried Janus kinase 2 mutations (V617F 98.6%, exon 12: 1.4%). In essential thrombocythemia (n = 468), the frequency of V617F was 61.3% (n = 287), that of calreticulin 25.2% (n = 118), and that of thrombopoietin receptor mutations 2.1% (n = 10), while 11.3% (n = 53) were triple-negative. Similar distribution was observed in primary myelofibrosis (n = 127): 58.3% (n = 74) V617F, 23.6% (n = 30) calreticulin, 6.3% (n = 8) thrombopoietin receptor mutation positive and 11.8% (n = 15) triple-negative. Conclusions: The recent discovery of calreticulin gene mutations led to definite molecular diagnostics in around 90% of clonal myeloproliferative cases. Orv. Hetil., 2014, 155(52), 2074-2081

Distinct clinical characteristics of myeloproliferative neoplasms with calreticulin mutations

Somatic insertions/deletions in the calreticulin gene have recently been discovered to be causative alterations in myeloproliferative neoplasms. A combination of qualitative and quantitative allele-specific polymerase chain reaction, fragment-sizing, high resolution melting and Sanger-sequencing was applied for the detection of three driver mutations (in Janus kinase 2, calreticulin and myeloproliferative leukemia virus oncogene genes) in 289 cases of essential thrombocythemia and 99 cases of primary myelofibrosis. In essential thrombocythemia, 154 (53%) Janus kinase 2 V617F, 96 (33%) calreticulin, 9 (3%) myeloproliferative leukemia virus oncogene gene mutation-positive and 30 triple-negative (11%) cases were identified, while in primary myelofibrosis 56 (57%) Janus kinase 2 V617F, 25 (25%) calreticulin, 7 (7%) myeloproliferative leukemia virus oncogene gene mutation-positive and 11 (11%) triple-negative cases were identified. Patients positive for the calreticulin mutation were younger and had higher platelet counts compared to Janus kinase 2 mutation-positive counterparts. Calreticulin mutation-positive patients with essential thrombocythemia showed a lower risk of developing venous thrombosis, but no difference in overall survival. Calreticulin mutation-positive patients with primary myelofibrosis had a better overall survival compared to that of the Janus kinase 2 mutation-positive (P=0.04) or triple-negative cases (P=0.01). Type 2 calreticulin mutation occurred more frequently in essential thrombocythemia than in primary myelofibrosis (P=0.049). In essential thrombocythemia, the calreticulin mutational load was higher than the Janus kinase 2 mutational load (P<0.001), and increased gradually in advanced stages. Calreticulin mutational load influenced blood counts even at the time point of diagnosis in essential thrombocythemia. We confirm that calreticulin mutation is associated with distinct clinical characteristics and explored relationships between mutation type, load and clinical outcome