Тема выпускной квалификационной работы: «Анализ данных миграции плюрипотентных клеток человека». В работе исследованы особенности миграции колоний плюрипотентных клеток человека в экспериментах по их культивации. Анализ движения клеточных колоний позволяет понять механизмы коллективного поведения клеток в растущих колониях. Были изучены методы анализа движения колоний и рассчитана динамика нескольких параметров миграции, включающих в себя общее расстояние, чистое расстояние, среднеквадратичное смещение, индекс меандрирования, коэффициент охвата, мгновенную скорость, автокорреляцию скорости, общий угол поворота и автокорреляцию направления движения. Рассчитанные параметры миграции сравнивались между колониями клеточной линии H9 с двумя генотипами — дикого типа и мутантной линии по гену, связанному с молекулярными механизмами, обеспечивающими подвижность клеток. В результате анализа параметров миграции выделены статистически достоверные отличия в характере движения между двумя генотипами. Данные миграции колоний дикого типа были исследованы в рамках двух моделей диффузии. В результате анализа динамики среднеквадратичного смещения показано, что колонии демонстрируют нормальный тип диффузии, соответствующий процессу Орнштейна–Уленбека. Проведён анализ корреляции морфологических параметров колоний (диаметра и округлости) с параметрами миграции колоний. Показано, что из всех проведенных опытов есть только одна слабая связь между параметрами- между диаметром и общим углом поворота, во всех остальных случаях статистически значимая связь отсутствует. Полученные результаты проясняют характер коллективного поведения плюрипотентных клеток человека в процессе культивации клеточных колоний для разных генотипов.

The subject of the graduate qualification work is "Analysis of human pluripotent cell migration data". The paper investigates the features of migration of human pluripotent cell colonies in experiments on their cultivation. Analysis of the movement of cell colonies allows us to understand the mechanisms of collective behavior of cells in growing colonies. Methods of colony motion analysis were studied and the dynamics of several migration parameters were calculated, including total distance, net distance, root-mean-square displacement, meandering index, coverage coefficient, instantaneous velocity, velocity autocorrelation, total angle of rotation and direction autocorrelation. The calculated migration parameters were compared between colonies of the H9 cell line with two genotypes — the wild type and the mutant line by a gene associated with molecular mechanisms that ensure cell mobility. As a result of the analysis of migration parameters, statistically significant differences in the nature of movement between the two genotypes were identified. The migration data of wild-type colonies were investigated within the framework of two diffusion models. As a result of the analysis of the dynamics of the root–mean-square displacement, it is shown that the colonies demonstrate a normal type of diffusion corresponding to the Ornstein-Uhlenbeck process. The correlation of morphological parameters of colonies (diameter and roundness) with colony migration parameters is analyzed. It is shown that of all the experiments conducted, there is only one weak relationship between the parameters - between the diameter and the overall angle of rotation, in all other cases there is no statistically significant relationship. The results obtained clarify the nature of the collective behavior of human pluripotent cells during the cultivation of cell colonies for different genotypes.

• ВВЕДЕНИЕ
• Глава 1. Постановка задачи сравнения данных движения клеточных колоний
• Глава 2. Пример расчёта характеристик движения клеток
• 2.1 Исследование характера миграции клеточной линии дикого типа на примере одной колонии (3ёх дневная траектория):
• 2.1.1 Примеры симуляции траектории для случайного блуждания
• Глава 3. Анализ численных характеристик для сравнения данных для двух клеточных линий-дикого типа и мутанта
• 3.1. Статистический метод сравнения средних значений характеристик движения
• 3.2 Общее расстояние
• 3.2.1 Дикий тип
• 3.2.2 Сравнение дикого типа и мутанта
• 3.3 Чистое расстояние
• 3.3.1 Дикий тип
• 3.3.2 Сравнение дикого типа и мутанта
• 3.4 Максимальное расстояние
• 3.4.1 Дикий тип
• 3.4.2 Сравнение дикого типа и мутанта
• 3.5 Индекс меандрирования (MI)
• 3.5.1 Дикий тип
• 3.5.2 Сравнение дикого типа и мутанта
• 3.6 Коэффициент охвата (OR)
• 3.6.1 Дикий тип
• 3.6.2 Сравнение дикого типа и мутанта
• 3.7. Среднеквадратичное смещение (MSD)
• 3.7.1 Графики MSD без усреднения по времени для обоих типов клеточных линий
• 3.7.2 Распределение MSD для клеточных линий с усреднением по времени
• 3.8 Мгновенная скорость
• 3.9 Автокорреляция скорости
• 3.10 Автокорреляция направления (Direction autocorrelation)
• 3.11 Общий угол поворота
• 3.12 Выводы
• Глава 4. Определение типа диффузии
• Глава 5. Исследование возможных корреляций морфологических параметров колоний с особенностями траекторий
• 5.1 Корреляция морфологических параметров с MI
• 5.1.1 Исследование корреляции с усреднением параметров в каждой временной точке
• 5.1.2 Исследование без усреднения
• 5.1.3 Вывод
• 5.2 Корреляция морфологических параметров с общим углом поворота
• 5.3 Корреляция морфологических параметров с автокорреляцией направления
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ