Entwicklung eines flexiblen Optimierungs-APIs für das Design von Nukleinsäure-Analysen

Abstract

Die Nukleinsäure-Analytik ist ein Forschungsgebiet, das viele unterschiedliche Analysemethoden umfasst und sich in einem kontinuierlichen Weiterentwicklungsprozess befindet. Wechselnde Anforderungen an das Design von Nukleinsäure-Analysen erzwingen eine stetige Neuanpassung von Optimierungsalgorithmen und Methoden der Bioinformatik. Die vorliegende Diplomarbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf und der Umsetzung einer flexiblen, fachspezifischen Optimierungsschnittstelle für das Design von Nukleinsäure-Analysen. Die Programmierschnittstelle soll Neuentwicklungen von Algorithmen vereinfachen und leistungsfähige Optimierungssysteme hervorbringen. Im ersten Teil der Arbeit werden biologischen Grundlagen erläutert, die eine Einordnung der Programmierschnittstelle in den Anwendungskontext erleichtern. Basierend auf einerAnalyse von aktuellen Nukleinsäure-Analyse-Programmen und vorhandenen fachspezifischen Programmierschnittstellen werden die konkreten Anforderungen und Eigenschaften der Programmierschnittstelle herausgearbeitet. Ausgehend von denerarbeiteten Eigenschaften und Anforderungen wird in einem detaillierteren Entwurf der Aufbau der Schnittstelle beschrieben. Die Schnittstelle wird prototypisch umgesetzt. Zur Erprobung der praktischen Anwendung der Schnittstelle wird eine spezielle Optimierungsmethode unter Verwendung der Schnittstelle entwickelt und eine Nukleinsäure-Berechnung mit der entwickelten Methode beispielhaft durchgeführt. In der abschließenden Zusammenfassung werden die Ergebnisse der Arbeit bewertet und es wird ein Ausblick auf mögliche Weiterentwicklungen gegeben.