Konfigurierung von Oligonukleotid-Bibliotheken für nukleinsäurebasierte Nachweisverfahren

Zur Verbesserung der Einsetzbarkeit und zur Vereinfachung der Interpretation der Messergebnisse werden im Umfeld der Biosensorik intelligente bioinformatische Systeme benötigt. Am Beispiel der Konfigurierung von Sensoren für die Nukleinsäureanalytik wird die Notwendigkeit und der Nutzen von Bioinformatiksystemen gezeigt. Es wird vorgestellt wie Entwicklungszeiten reduziert, die Qualität der Sensoren verbessert und die Erstellung von Varianten vereinfacht werden kann. Mit nukleinsäureanalytischen Verfahren wie der DNA-Mikroarray-Technologie oder Mikrobead-basierten Methoden können genetische Informationen hoch spezifisch nachgewiesen werden. Die nukleinsäure-analytischen Nachweisverfahren können für folgende Aufgabenstellungen eingesetzt werden: · Genotypisierung (Nachweis von Krankheitserregern in Körperflüssigkeiten und -geweben zur medizinischen Diagnostik und zur Qualitätssicherung bei Lebensmitteln, Nachweis gentechnisch veränderter Lebensmittel, Nachweis von Stoffen biologischen Ursprungs in Lebens-, Futter- und Genussmitteln, forensische Anwendungen) · Genexpressionsanalytik (Erkennung von Expressionsmustern beispielsweise in der Pharmakogenomik) Mit der Konfigurierungssoftware wurden bisher verschiedene Oligonukleotid-Bibliotheken unter anderem für den Nachweis von Hepatitis-C Viren und für den Nachweis von menschlichen Genen mit alternativen Spleiß-Varianten erstellt. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass die automatischen Bibliotheken bessere Eigenschaften hinsichtlich der aufgrund von Datenbankabfragen bestimmten Spezifität und Sensitivität haben als die auf konventionellem Weg erstellten Bibliotheken [2,4]. Inzwischen wurde ein Internet-Interface entwickelt, über das die Konfigurierung von Bibliotheken als elektronische Dienstleistung angeboten wird. Die Qualität der automatisch erstellten Bibliotheken hinsichtlich der Hybridisierungssignale wird zur Zeit mit Partnern aus der Forschung und der Industrie evaluiert

Automatische Qualitätsverbesserung von Fraktur-Volltexten aus der Retrodigitalisierung am Beispiel der Zeitschrift Die Grenzboten

Den Geisteswissenschaften stehen nach und nach mehr computerbasierte Werkzeuge und Infrastrukturen der Digital Humanities zur Verfügung, für die die Existenz und weitere Erstellung von Volltext mit guter Qualität eine unabdingbare Voraussetzung ist. Der Bedarf nach qualitativ hochwertigem Volltext aus Retrodigitalisierungsprojekten steigt daher ständig an. Der zu Frakturschrift berechnete OCR-Volltext hat eine deutlich schlechtere Qualität als von Antiqua-Schrift berechneter.Daher ist für das wissenschaftliche Arbeiten unkorrigierter und unstrukturierter OCR-Volltext von Frakturschrift häufig wertlos. Da eine bedarfsgerechte Erzeugung von Volltext in der Größenordnungvon mehreren Millionen Seiten in Bezug auf Aufwand und Kosten effizient sein sollte, wird hier eine möglichst weitgehende Automatisierung der Nachbearbeitung von OCR-Volltext vorgestellt. An der Staats- und Universitätsbibliothek Bremen (SuUB) wurde dazu ein Ansatz entwickelt, der sich durch Einfachheit auszeichnet: Eine Liste historischer bzw. dialekt- oder fachspezifischer Wortformen – eine der Voraussetzungen dieses Ansatzes – ist verhältnismäßig leicht erstellbar. Eineffizienter Algorithmus leistet den Abgleich von hier ca. 1,7 Millionen Wortformen gegen bei der Zeitschrift Die Grenzboten knapp 80 Millionen enthaltenen Wörtern und lässt sich auf verständliche und nachvollziehbare Art und Weise parametrisieren, d.h. auf die spezifischen Eigenschaften des jeweiligen Volltextprojektes einstellen. Die erreichbaren Ergebnisse sind stark abhängig von der Ausgangsqualität des Volltextes sowie von dem Umfang und der Qualität der Liste der historischen Wortformen und dem verwendeten Fehlermodell. So können beispielsweise bestimmte Fehler nur mit einem den Kontext berücksichtigenden Ansatz korrigiert werden. Weiterhin wurde zusammen mit der Firma ProjectComputing mit Sitz in Canberra, Australien, der cloud service overProof1 umdie Funktionalität der Nachkorrektur deutschsprachiger Frakturschrift erweitert. In einem Ausblick werden Bedarfe und Möglichkeiten für die Zukunft aufgezeigt.Gradually, the humanities are provided with a number of computer based tools and scientific infrastructures of the digital humanities. As digital full text is strongly needed for these tools and infrastructures, the demand for high-quality full texts is constantly rising. OCRed full text from Gothic typeface texts is of considerably worse quality than OCRed full text from Antiqua. The value of uncorrected and unstructured OCR full text is fairly low. As multiple millions of pages need to be processed, the method should be efficient with respect to expenditure and costs. Therefore, we introduce an almost fully automated approach for the post correction of OCR full text. The approach developed at the Staats- und Universitätsbibliothek Bremen (SuUB) is a straightforward one. One of the requirements, a list of historical word forms, was easily generated. An efficient algorithm carries out the matching of 1,7 million word forms against almost 80 million words taken from the historical journal Die Grenzboten. The parametrization of the algorithm, i.e. the adaption to the specific requirements of the full text project, is comprehensible and easy to understand. The results which can be achieved strongly depend on the initial quality of the full text, the dimension and quality of the list of historical word forms and the error model applied. For example, specific types of errors can only be corrected by taking context information into account. Furthermore, the cloud service overProof was enhanced by the ability to correct German Gothic typeset. This was done in a cooperation with the Australian company ProjectComputing. In the discussion, requirements and options for the future are presented

Identifying Fishes through DNA Barcodes and Microarrays

Background: International fish trade reached an import value of 62.8 billion Euro in 2006, of which 44.6% are covered by the European Union. Species identification is a key problem throughout the life cycle of fishes: from eggs and larvae to adults in fisheries research and control, as well as processed fish products in consumer protection. Methodology/Principal Findings: This study aims to evaluate the applicability of the three mitochondrial genes 16S rRNA (16S), cytochrome b (cyt b), and cytochrome oxidase subunit I (COI) for the identification of 50 European marine fish species by combining techniques of ‘‘DNA barcoding’’ and microarrays. In a DNA barcoding approach, neighbour Joining (NJ) phylogenetic trees of 369 16S, 212 cyt b, and 447 COI sequences indicated that cyt b and COI are suitable for unambiguous identification, whereas 16S failed to discriminate closely related flatfish and gurnard species. In course of probe design for DNA microarray development, each of the markers yielded a high number of potentially species-specific probes in silico, although many of them were rejected based on microarray hybridisation experiments. None of the markers provided probes to discriminate the sibling flatfish and gurnard species. However, since 16S-probes were less negatively influenced by the ‘‘position of label’’ effect and showed the lowest rejection rate and the highest mean signal intensity, 16S is more suitable for DNA microarray probe design than cty b and COI. The large portion of rejected COI-probes after hybridisation experiments (.90%) renders the DNA barcoding marker as rather unsuitable for this high-throughput technology. Conclusions/Significance: Based on these data, a DNA microarray containing 64 functional oligonucleotide probes for the identification of 30 out of the 50 fish species investigated was developed. It represents the next step towards an automated and easy-to-handle method to identify fish, ichthyoplankton, and fish products

Optimization of Oligonucleotide Sets for DNA Microarrays

DNA microarrays or DNA chips are a rapidly developing technology in the domain of nucleic acid analytics. They facilitate rapid, parallel, cheap and highly specific and sensitive assays for the analysis of biodiversity or genetic profiles. Thousands of reactions with short nucleic acid molecules (so called oligonucleotides or oligos) have to be optimized, and parameters and criteria have to be considered. This chip design or configuration, is the subject of this work.The oligos are designed to detect the presence of a given set of target sequences. Provided that an oligo gives a signal by hybridization and the target sequence is in the sample, this signal is called true positive. The detection of non target sequences, e.g. human DNA within a virus assay, is called false positive signal or cross hybridization. A statistic on these types of signals determine the specificity and sensitivity of the oligos or a whole oligo set. Another criterion is the hybridization efficiency, which is influenced by a lot of properties of the oligo and the target sequence, like secondary structures. To detect and cover all variations of highly variable virus genomes it is necessary to design a combinatorily optimized oligo set. This work shows three approaches for this set cover problem , considering the above mentioned criteria and properties of the oligos or the whole set. These are a modified greedy search, a combination of gradient descent and competition and genetic algorithms.A web based bioinformatics system optiNA optimal Nucleic Acids was developed that enables the design of combinatorily optimized oligo sets. It reduces the development process to a few days, there is the possibility to process large amounts of sequence data and work with a lot of parameters and conditions and elements of the hybridization protocol can be used to parametrize optiNA. The error-prone manual work with large amounts of data is unnecessary

Optimierung von Oligonukleotid-Bibliotheken für DNA-Mikroarrays

DNA microarrays or DNA chips are a rapidly developing technology in the domain of nucleic acid analytics. They facilitate rapid, parallel, cheap and highly specific and sensitive assays for the analysis of biodiversity or genetic profiles. Thousands of reactions with short nucleic acid molecules (so called oligonucleotides or oligos) have to be optimized, and parameters and criteria have to be considered. This chip design or configuration, is the subject of this work.The oligos are designed to detect the presence of a given set of target sequences. Provided that an oligo gives a signal by hybridization and the target sequence is in the sample, this signal is called true positive. The detection of non target sequences, e.g. human DNA within a virus assay, is called false positive signal or cross hybridization. A statistic on these types of signals determine the specificity and sensitivity of the oligos or a whole oligo set. Another criterion is the hybridization efficiency, which is influenced by a lot of properties of the oligo and the target sequence, like secondary structures. To detect and cover all variations of highly variable virus genomes it is necessary to design a combinatorily optimized oligo set. This work shows three approaches for this set cover problem , considering the above mentioned criteria and properties of the oligos or the whole set. These are a modified greedy search, a combination of gradient descent and competition and genetic algorithms.A web based bioinformatics system optiNA optimal Nucleic Acids was developed that enables the design of combinatorily optimized oligo sets. It reduces the development process to a few days, there is the possibility to process large amounts of sequence data and work with a lot of parameters and conditions and elements of the hybridization protocol can be used to parametrize optiNA. The error-prone manual work with large amounts of data is unnecessary

Green Open Access im Bibliothekskatalog - Chancen & Risiken

Bibliotheken bewerben seit etwa 15 Jahren intensiv Open Access Modelle als neue offene Publikationsformen im Wissenschaftsbereich. Dennoch wird das Thema eines nutzerfreundlichen Nachweises solcher Open Access Dokumente in Bibliotheks-katalogen immer noch kaum beachtet. Um die Akzeptanz grüner Publikationsmodelle nachhaltig zu fördern, ist es jedoch sinnvoll, Nutzer*innen die wertvollen Nachweise der frei verfügbaren wissenschaftlichen Dokumente auch im Gesamtkontext bibliothekarischer Kataloge bei der Suche anzubieten. Sollen die Förderung von Open Access Texten und die Gleichstellung mit lizenziertem Material aus klassischen Publikationsformen wirklich ernsthaft betrieben werden, ist die Integration in die Standardnachweissysteme der Bibliotheken unausweichlich, um die Sichtbarkeit dieser Medien für den Wissenschaftsbetrieb zu erhöhen. Dagegen besteht bisher immer noch vorherrschend das Konzept des universitären Dokumentenservers als Inselangebot mit eigener Suchoberfläche, das erfahrungsgemäß von Nutzer*innen aber nur selten direkt angesprochen wird. [...

Remote Control of Mobile Robot via Internet

The paper describes experiments in telerobotics via low-bandwidth communication channels. A mobile robot with sonar and infrared range-finding sensors as well as tactile and proprioceptive sensors at Manchester University in the United Kingdom was controlled by three of the authors from Bremen University in Germany in real time, using low bandwidth internet communication facilities. The experiments comprised remote surveying, fine motion control and object manipulation tasks. The purpose of the investigations was to determine whether remote access to robotics facilities can be achieved in this way (training and sharing of resoures), and whether the limited bandwidth of the internet is sufficient for more complex tasks than just crude motion control. 1 Introduction Remote manipulation of objects has been an issue for centuries (blacksmiths' tongs, for example), and following the development of suitable technology the field has progressed from purely mechanical manipulators to more soph..