Grammar-Based Interactive Genome Visualization

Visualization is an indispensable method in the exploration of genomic data. However, the current state of the art in genome browsers – a class of interactive visualization tools – limit the exploration by coupling the visual representations with specific file formats. Because the tools do not support the exploration of the visualization design space, they are difficult to adapt to atypical data. Moreover, although the tools provide interactivity, the implementations are often rudimentary, encumbering the exploration of the data. This thesis introduces GenomeSpy, an interactive genome visualization tool that improves upon the current state of the art by providing better support for exploration. The tool uses a visualization grammar that allows for implementing novel visualization designs, which can display the underlying data more effectively. Moreover, the tool implements GPU-accelerated interactions that better support navigation in the genomic space. For instance, smoothly animated transitions between loci or sample sets improve the perception of causality and help the users stay in the flow of exploration. The expressivity of the visualization grammar and the benefit of fluid interactions are validated with two case studies. The case studies demonstrate visualization of high-grade serous ovarian cancer data at different analysis phases. First, GenomeSpy is being used to create a tool for scrutinizing raw copy-number variation data along with segmentation results. Second, the segmentations along with point mutations are used in a GenomeSpy-based multi-sample visualization that allows for exploring and comparing both multiple data dimensions and samples at the same time. Although the focus has been on cancer research, the tool could be applied to other domains as well

Optimized detection of homologous recombination deficiency improves the prediction of clinical outcomes in cancer

Peer reviewe

HeMoHes - Parantavat ja modulaariset terveydenhuollon tilat

Terveyspalveluiden tarjonta muuttuu ammattilais- ja tuottajalähtöisestä kohti yksilöä tukevan ja parantavan ympäristön luomista lähelle asiakasta. Samalla monimutkaisia hoitoja keskitetään entistä suurempiin sairaalakeskuksiin. Hoitoympäristöjen ja tilojen suunnittelussa ja rakentamisessa ei ole riittävästi huomioitu henkilöstön näkemyksiä eikä joustoa näiden palveluita keskittävien ja hajauttavien tekijöiden välillä. Keskeinen ongelma ovat vanhanaikaiset ja joustamattomat tilaratkaisut. Investoinnit ovat monimutkaisia, kalliita, aikaa vieviä ja paikallisilla voimilla suunniteltuja ja rakennettuja vaikka terveydenhuolto pohjimmiltaan on samanlaista globaalisti. Projektin lähtökohtana oli selvittää moduuliratkaisujen mahdollisuuksia terveydenhuollon palveluiden paikkariippumattomampaan ja joustavampaan tuottamiseen. Modulaarisuuden avulla tilainvestoinnit voidaan osittaa kokonaisuuksiin, joiden suunnittelusta ja toteutuksesta vastaa niihin erikoistuneet kansainväliset toimijat ja toimijaverkostot. Hankkeessa tunnistettiin useita eri malleja modulaarisuuden hyödyntämiseksi sosiaali- ja terveydenhuollon tilainvestoinneissa. Keskeistä on ensin tunnistaa ja määrittää hankkeen ja tilojen keskeiset tavoitteet, joihin innovatiivisilla suunnittelu- ja toteutusratkaisuilla pyritään. Tämän jälkeen voidaan päättää valittua tavoitetta edistävä modulaarisuutta hyödyntävä ratkaisutyyppi ja sitä tukevat menetelmät ja prosessit. Tutkimuksen mukaan modulaarisuudella voidaan tähdätä moniin eri tavoitteisiin, kuten tilojen muuntojoustavuuteen ja päivitettävyyteen, nopeaan aikatauluun, hyvään käytettävyyteen tai korkeaan rakentamisen laatuun. Näistä tavoitteista mm. sairaalahankkeissa keskeinen muuntojoustavuus ja nopea aikataulu jakautuvat edelleen tarkempiin tavoitteisiin, joihin tulee soveltaa erityyppisiä modulaarisia ratkaisuja

GenomeSpy

<h2><a href="https://github.com/genome-spy/genome-spy/compare/v0.37.2...v0.37.3">0.37.3</a> (2023-11-07)</h2> <h3>Bug Fixes</h3> <ul> <li><strong>core:</strong> global object was broken in expressions (<a href="https://github.com/genome-spy/genome-spy/commit/c8ece1d8f3883aed29c01d301d47b06bf1b613a8">c8ece1d</a>)</li> </ul>If you use this software in your research, please cite it as below

HE image analysis pipeline for quantifying morphological features

Peer reviewe

Prospective Longitudinal ctDNA Workflow Reveals Clinically Actionable Alterations in Ovarian Cancer

PURPOSECirculating tumor DNA (ctDNA) detection is a minimally invasive technique that offers dynamic molecular snapshots of genomic alterations in cancer. Although ctDNA markers can be used for early detection of cancers or for monitoring treatment efficacy, the value of ctDNA in guiding treatment decisions in solid cancers is controversial. Here, we monitored ctDNA to detect clinically actionable alterations during treatment of high-grade serous ovarian cancer, the most common and aggressive form of epithelial ovarian cancer with a 5-year survival rate of 43%.PATIENTS AND METHODSWe implemented a clinical ctDNA workflow to detect clinically actionable alterations in more than 500 cancer-related genes. We applied the workflow to a prospective cohort consisting of 78 ctDNA samples from 12 patients with high-grade serous ovarian cancer before, during, and after treatment. These longitudinal data sets were analyzed using our open-access ctDNA-tailored bioinformatics analysis pipeline and in-house Translational Oncology Knowledgebase to detect clinically actionable genomic alterations. The alterations were ranked according to the European Society for Medical Oncology scale for clinical actionability of molecular targets.RESULTSOur results show good concordance of mutations and copy number alterations in ctDNA and tumor samples, and alterations associated with clinically available drugs were detected in seven patients (58%). Treatment of one chemoresistant patient was changed on the basis of detection of ERBB2 amplification, and this ctDNA-guided decision was followed by significant tumor shrinkage and complete normalization of the cancer antigen 125 tumor marker.CONCLUSIONOur results demonstrate a proof of concept for using ctDNA to guide clinical decisions. Furthermore, our results show that longitudinal ctDNA samples can be used to identify poor-responding patients after first cycles of chemotherapy. We provide what we believe to be the first comprehensive, open-source ctDNA workflow for detecting clinically actionable alterations in solid cancers.Peer reviewe

Genome-wide quantification of copy-number aberration impact on gene expression in ovarian high-grade serous carcinoma

Abstract Copy-number alterations (CNAs) are a hallmark of cancer and can regulate cancer cell states via altered gene expression values. Herein, we have developed a copy-number impact (CNI) analysis method that quantifies the degree to which a gene expression value is impacted by CNAs and leveraged this analysis at the pathway level. Our results show that a high CNA is not necessarily reflected at the gene expression level, and our method is capable of detecting genes and pathways whose activity is strongly influenced by CNAs. Furthermore, the CNI analysis enables unbiased categorization of CNA categories, such as deletions and amplifications. We identified six CNI-driven pathways associated with poor treatment response in ovarian high-grade serous carcinoma (HGSC), which we found to be the most CNA-driven cancer across 14 cancer types. The key driver in most of these pathways was amplified wild-type KRAS, which we validated functionally using CRISPR modulation. Our results suggest that wild-type KRAS amplification is a driver of chemotherapy resistance in HGSC and may serve as a potential treatment target

Healing and modular healthcare facilities (HeMoHes)

Terveyspalveluiden tarjonta muuttuu ammattilais- ja tuottajalähtöisestä kohti yksilöä tukevan ja parantavan ympäristön luomista lähelle asiakasta. Samalla monimutkaisia hoitoja keskitetään entistä suurempiin sairaalakeskuksiin. Hoitoympäristöjen ja tilojen suunnittelussa ja rakentamisessa ei ole riittävästi huomioitu henkilöstön näkemyksiä eikä joustoa näiden palveluita keskittävien ja hajauttavien tekijöiden välillä. Keskeinen ongelma ovat vanhanaikaiset ja joustamattomat tilaratkaisut. Investoinnit ovat monimutkaisia, kalliita, aikaa vieviä ja paikallisilla voimilla suunniteltuja ja rakennettuja vaikka terveydenhuolto pohjimmiltaan on samanlaista globaalisti. Projektin lähtökohtana oli selvittää moduuliratkaisujen mahdollisuuksia terveydenhuollon palveluiden paikkariippumattomampaan ja joustavampaan tuottamiseen. Modulaarisuuden avulla tilainvestoinnit voidaan osittaa kokonaisuuksiin, joiden suunnittelusta ja toteutuksesta vastaa niihin erikoistuneet kansainväliset toimijat ja toimijaverkostot. Hankkeessa tunnistettiin useita eri malleja modulaarisuuden hyödyntämiseksi sosiaali- ja terveydenhuollon tilainvestoinneissa. Keskeistä on ensin tunnistaa ja määrittää hankkeen ja tilojen keskeiset tavoitteet, joihin innovatiivisilla suunnittelu- ja toteutusratkaisuilla pyritään. Tämän jälkeen voidaan päättää valittua tavoitetta edistävä modulaarisuutta hyödyntävä ratkaisutyyppi ja sitä tukevat menetelmät ja prosessit. Tutkimuksen mukaan modulaarisuudella voidaan tähdätä moniin eri tavoitteisiin, kuten tilojen muuntojoustavuuteen ja päivitettävyyteen, nopeaan aikatauluun, hyvään käytettävyyteen tai korkeaan rakentamisen laatuun. Näistä tavoitteista mm. sairaalahankkeissa keskeinen muuntojoustavuus ja nopea aikataulu jakautuvat edelleen tarkempiin tavoitteisiin, joihin tulee soveltaa erityyppisiä modulaarisia ratkaisuja.The delivery of health services is moving from profession- and provider-centric systems towards supporting health in individuals’ everyday situations through mobile and virtual solutions and healing environments. At the same time, the most complex services will be provided in even more centralized service networks: during the next 10 years, only in the Nordic countries 30-35 billion euros will be invested in hospital facilities. These simultaneous trends challenge health service providers to balance between investments in facility-based service provision and new remote and decentralized service models. This research creates new knowledge about modular facility solutions in health care and their potential to contribute to flexible service location, healing environment, effective and efficient care and affordable investments in healthcare. The project answers to two questions: 1) What are the new modular solutions in healthcare that in the future will enable a flexible balance between centralized facility-based and decentralized delivery models?, 2) How can the window of opportunity in the global healthcare facility investment boom and consumer markets be utilized by Finnish companies to develop flexible new generation solutions for international markets? The research is based on the concrete objective that by modular solutions the customer-perceived value of services can be improved, and operational costs and investment costs can be decreased compared to current practices. The benefits of the research for patients and healthcare organizations include more effective care, healing and usable work environments, flexible space solutions with support of digital solutions, more affordable investments, and improved cost-effectiveness of services. For companies the benefits include new design practices and tools, more competitive production strategies, and new business ecosystems to commercialize modular solutions