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Esta tesis ha sido financiada por el Ministerio de Ciencia e Innovación a través de la ayuda “DI-17-09134” para contratos para la formación de doctores en empresas (Doctorados Industriales). Con el incremento de datos generados mediante el uso de las tecnologías de secuenciación, es necesario el diseño de protocolos y herramientas que permitan el análisis y la integración de los mismos con el objetivo de entender y comprender los sistemas biológicos que forman parte de cada estudio en particular. Estas herramientas, además, es preferible que sean intuitivas y de fácil manejo para los usuarios, de manera que puedan ser utilizadas por cualquier investigador y no solamente por aquellos que sean expertos o tengan un conocimiento más avanzado en el campo de la bioinformática. En esta tesis se presentan una serie de herramientas destinadas al análisis de datos procedentes de secuenciación para dar soporte a los estudios llevados a cabo en colaboración con distintas instituciones como son el Instituto de Acuicultura Torre de la Sal (IATS-CSIC), el Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA), la Fundación Jiménez Díaz, el Museo Nacional de Ciencias Naturales de CSIC y el Hospital General Universitario de Valencia. En primer lugar, se desarrolló e implementó un flujo de trabajo para el ensamblaje de novo y anotación de genomas eucariotas ricos en duplicaciones, el cual se incluyó en la herramienta DeNovoSeq. Este protocolo fue testado ensamblando de novo y anotando el genoma de Sparus aurata (dorada) a partir de datos de secuenciación aportados por el IATS-CSIC. Como resultado, este protocolo no solo permitió la obtención de un borrador de alta calidad del genoma de la dorada y con un tamaño (1,24 Gb) más próximo al esperado según el análisis de k-mer realizado, sino que permitió establecer una hipótesis sobre el origen de la mayor parte de las expansiones sufridas por el genoma de esta especie, sugiriendo que estas derivan de las actividades de los elementos genéticos móviles y de la respuesta inmunitaria como procesos para la adaptabilidad de la especie. En segundo lugar, se rediseñó y adaptó un pipeline, llamado VQS-haplotyper, a partir de un pipeline creado por Mercedes Guerrero-Murillo y Josep Gregori i Font, y basado en el paquete de R llamada QSutils, para la identificación y cuantificación de cuasiespecies en muestras procedentes de pacientes infectados por un virus concreto. En este caso, se utilizaron muestras de pacientes infectados por el virus SARS-CoV-2 proporcionadas por la Fundación Jiménez Díaz. La modificación del pipeline original nos permitió obtener los cambios de nucleótidos y deleciones que caracterizaban los haplotipos presentes en las muestras para una abundancia relativa mínima de 0,5% y 0,1%, obteniendo un total de 105 y 1.154 mutaciones y/o deleciones, respectivamente. De esta manera, VQS-haplotyper es capaz de detectar pequeños cambios en la secuencia de un virus que pueden influir en las características del mismo. En tercer lugar, se desarrollaron e implementaron dos protocolos para el análisis de datos RNA-seq, incluyendo el análisis de enriquecimiento de términos GO y rutas metabólicas, uno a partir de datos procedentes de secuenciación de novo, es decir, sin genoma de referencia disponible, y otro a partir de datos procedentes de resecuenciación, es decir, con genoma de referencia disponible. Estos dos protocolos se implementaron para dar soporte a diversos estudios utilizando muestras de las siguientes especies: Ornithodoros erraticus y Ornithorodos moubata, proporcionadas por el IRNASA; Anisakis pegreffii, Anisakis simplex s.s. y sus híbridos, proporcionadas por el Museo Nacional de Ciencias Naturales de CSIC; Homo sapiens, proporcionadas por el Hospital General Universitario de Valencia. Complementariamente al protocolo para el análisis RNA-seq sin genoma de referencia disponible, ha sido necesario desarrollar un protocolo para el ensamblaje de novo de transcriptomas consenso contra el que, posteriormente, se mapeen las lecturas. Ambas implementaciones han permitido conocer las diferencias entre distintas condiciones de estudio o entre distintas especies. Con ello, es posible establecer potenciales antígenos que puedan ser diana para posibles terapias o vacunas, dilucidar posibles relaciones y diferencias entre distintas especies o descubrir biomarcadores de, por ejemplo, cáncer. Por último, en colaboración con el IATS-CSIC, desarrollamos SAMBA (Structure-Learning of Aquaculture Microbiomes Using a Bayesian-Network Approach), una implementación informática de un modelo de red bayesiano para investigar cómo se relacionan entre sí los pan-microbiomas de los peces y todas las demás variables de un sistema acuícola concreto. SAMBA se basa en un modelo entrenable de red bayesiana que aprende la estructura de red de un sistema de acuicultura utilizando información de distintas variables bióticas y abióticas de importancia en la piscicultura, con especial atención a los datos microbianos proporcionados por la secuenciación de amplicones 16S. SAMBA acepta variables tanto cualitativas como cuantitativas y trata de forma convincente las diferencias en la composición microbiana derivadas de la variación técnica o biológica entre microbiomas de distintos especímenes. Para ello, SAMBA contiene una variedad de herramientas para preanalizar los datos y elegir una distribución para construir y entrenar el modelo de red bayesiana. Una vez creado y validado el modelo, el usuario puede interrogarlo y obtener información sobre el sistema modelizado en dos modos diferentes: “Report” y “Prediction”. En el modo “Report”, SAMBA informa de cómo el pan-microbioma y todas las demás variables que intervienen en el sistema de acuicultura modelizado se influyen mutuamente y cuáles son las probabilidades de cada relación. En el modo “Prediction”, la aplicación predice cómo cambiarían probablemente la diversidad y el perfil funcional del pan-microbioma en función de cualquier cambio realizado en otras variables. Finalmente, SAMBA implementa un completo editor gráfico de redes que permite navegar, editar y exportar los resultados. El funcionamiento de SAMBA ha sido testado y validado utilizando estándares de comunidades microbianas y comunidades de microbiota intestinal de doradas de piscifactoría (Sparus aurata) procedentes de diferentes ensayos de alimentación, arrojando un valor de precisión en todos los casos superior al 0,62. En definitiva, esta tesis ha contribuido no solamente con el desarrollo de protocolos y herramientas que permiten y facilitan el análisis y la integración de diferentes datos NGS, sino que, además, ha contribuido con nuevo conocimiento biológico en diversos campos de estudio. With the increase in data generated through the use of sequencing technologies, there is a need to design protocols and tools that allow the analysis and integration of these data in order to understand and comprehend the biological systems that are part of each particular study. These tools, moreover, should preferably be intuitive and user-friendly, so that they can be employed by any researcher and not only by those that are experts or have a more advanced knowledge in the field of bioinformatics. This thesis presents a series of tools for the analysis of sequencing data so as to provide support for the studies carried out in collaboration with different institutions such as Instituto de Acuicultura Torre de la Sal (IATS-CSIC), Instituto de Recursos Naturales y Agrobiología de Salamanca (IRNASA), Fundación Jiménez Díaz, Museo Nacional de Ciencias Naturales de CSIC and Hospital General Universitario de Valencia. Firstly, a workflow for de novo assembly and annotation of duplication-rich eukaryotic genomes was developed and implemented, and was included in the DeNovoSeq tool. This protocol was tested by de novo assembly and annotation of the Sparus aurata (gilthead sea bream) genome from sequencing data provided by the IATS-CSIC. As a result, this protocol not only allowed us to obtain a high quality draft of the gilthead sea bream genome with a size (1.24 Gb) closer to the expected size according to the k-mer analysis performed, but also allowed us to establish a hypothesis about the origin of most of the expansions suffered by the genome of this species. This suggests that they derive from the activities of the mobile genetic elements and the immune response as processes for the adaptability of the species. Secondly, a pipeline, called VQS-haplotyper, was adapted and redesigned from a pipeline created by Mercedes Guerrero-Murillo and Josep Gregori i Font, and based on the R package called QSutils, to identify and quantify quasispecies in samples from patients infected by a specific virus. In this case, samples from patients infected by the SARS-CoV-2 virus provided by the Fundación Jiménez Díaz were used. The modification of the original pipeline allowed us to obtain nucleotide changes and deletions that characterized the haplotypes present in the samples for a minimum relative abundance of 0.5% and 0.1%, obtaining a total of 105 and 1,154 mutations and/or deletions, respectively. In this way, VQS-haplotyper is able to detect small changes in the sequence of a virus that can influence its characteristics. Thirdly, two protocols were developed and implemented to analyze RNA-seq data, including the enrichment analysis of GO terms and metabolic pathways, one from de novo sequencing data, i.e. with no reference genome available, and the other from resequencing data, i.e. with reference genome available. These two protocols were implemented to provide support for several studies using samples from the following species: Ornithodoros erraticus and Ornithodors moubata, provided by the IRNASA; Anisakis pegreffii, Anisakis simplex s.s. and their hybrids, provided by the Museo Nacional de Ciencias Naturales de CSIC and Homo sapiens, provided by the Hospital General Universitario de Valencia. Complementary to the protocol for RNA-seq analysis with no reference genome available, it has been necessary to develop a protocol for the de novo assembly of consensus transcriptomes against which, subsequently, the reads are mapped. Both implementations have provided insight into the differences between distinct study conditions or between distinct species. With this, it is viable to establish potential antigens that could be targets for possible therapies or vaccines, to elucidate possible relationships and differences between different species or to discover biomarkers of, for example, cancer. Finally, in collaboration with the IATS-CSIC, we developed SAMBA (Structure-Learning of Aquaculture Microbiomes Using a Bayesian-Network Approach), a computer implementation of a Bayesian network model to investigate how fish pan-microbiomes and all other variables in a given aquaculture system are related to each other. SAMBA is powered by a Bayesian network trainable model that learns the network structure of an aquaculture system using information from distinct biotic and abiotic variables of importance in fish farming, with special focus on microbial data provided from 16S amplicon sequencing. SAMBA accepts both qualitative and quantitative variables and convincingly deals with the differences in microbial composition derived by the technical or biological variation among microbiomes of distinct specimens. To this end, SAMBA is implemented with a variety of tools to pre-analyze the data and choose a distribution to build and train the Bayesian network model. Once the model has been created and validated, the user can interrogate the model and obtain information about the modelled system in two different modes: Report and Prediction. Using the Report mode SAMBA reports how the pan-microbiome and all other variables involved in the modelled aquaculture system influence each other and what the conditional probabilities of each relation are. Under the Prediction mode, the application predicts how the diversity and functional profile of the pan-microbiome would likely change depending on any alteration made on other variables. Finally, SAMBA implements a comprehensive graphical network editor allowing the user to navigate, edit and export outcomes. The performance of SAMBA has been tested and validated using microbial community standards and gut microbiota communities of farmed gilthead sea bream (Sparus aurata) from different feeding trials, giving an accuracy value in all cases higher than 0.62. In conclusion, this thesis has not only contributed to the development of protocols and tools that allow us to facilitate the analysis and integration of different NGS data, but has also contributed with new biological knowledge in various fields of study.

Programa Oficial de Doutoramento en Análise Económica e Estratexia Empresarial. 5033V01 [Resumo] As etiquetas corrixen as asimetrías de información e axudan aos produtores a diferenciar os seus produtos. Non obstante, a etiquetaxe non garante que os alimentos sexan seguros, de boa calidade e auténticos. Co obxectivo de satisfacer as demandas dos consumidores de información fiable e relevante e garantías, introducíronse diferentes iniciativas de rastrexabilidade. Para transmitir información de maneira eficiente aos consumidores, garantir a viabilidade da rastrexabilidade e implementar estratexias de diferenciación, é necesario comprender as súas percepcións. O propósito desta tese é investigar a sinalización e o aseguramento da calidade dos produtos pesqueiros desde o punto de vista do consumidor. Os resultados indican que a maioría dos consumidores buscan e están dispostos a pagar máis por peixe de maior calidade. As etiquetas e a súa información son importantes para os consumidores non só como fontes de información senón tamén para identificar produtos de maior calidade. O coñecemento dos consumidores sobre a rastrexabilidade é baixo, o que pode actuar como barreira á súa aceptación. Unha vez informados, os consumidores consideran necesaria a súa implementación. Con todo, a maioría deles non están dispostos a pagar máis por produtos pesqueiros rastrexables. Os resultados desta tese teñen implicacións para autoridades e produtores. [Resumen] Las etiquetas corrigen las asimetrías de información y ayudan a los productores a diferenciar sus productos. Sin embargo, el etiquetado no garantiza que los alimentos sean seguros, de buena calidad y auténticos. Para satisfacer las demandas de los consumidores de información fiable y relevante y garantías, se han introducido diferentes iniciativas de trazabilidad. Para transmitir información de manera eficiente a los consumidores, garantizar la viabilidad de la trazabilidad e implementar estrategias de diferenciación, es necesario comprender sus percepciones. El propósito de esta tesis es investigar la señalización y el aseguramiento de la calidad de los productos pesqueros desde el punto de vista del consumidor. Los resultados indican que la mayoría de los consumidores buscan y están dispuestos a pagar más por pescado de mayor calidad. Las etiquetas y su información son importantes para los consumidores tanto como fuentes de información como para identificar productos de mayor calidad. El conocimiento de los consumidores sobre la trazabilidad es bajo, lo que puede actuar como barrera a su aceptación. Una vez informados, los consumidores consideran necesaria su implementación. No obstante, la mayoría de ellos no están dispuestos a pagar más por ella. Los resultados de esta tesis tienen implicaciones para autoridades y productores. [Abstract] Labels correct information asymmetries and helps producers to differentiate products. However, labelling system alone cannot assure that the food is safe, of good quality and authentic. To address consumer demands for reliable and relevant information and guarantees, different traceability initiatives have emerged. Traceability increases production costs and prices may rise. Therefore, understanding consumers' perception and willingness to pay is critical to transmit information efficiently to consumers, ensure the viability of traceability and implement differentiation strategies. The aim of this thesis is to investigate the quality signalling and assurance of fish products from a consumer point of view. Results indicate that most consumers look and are willing to pay more for higher quality fish, particularly those differentiated by origin and species. Labels and their information are important for consumers as information sources but also to identify higher quality products. Consumers' knowledge on traceability is generally low, which may act as a barrier to its acceptance, and it is associated to safety and quality. Once informed, consumers consider the implementation of traceability systems is necessary. Nonetheless, most of them are not willing to pay more for it. The results of this thesis have a number of implications for authorities and producers.

El carcinoma de tiroides constituye dentro del sistema endocrino la neoplasia maligna más frecuente, ocupando el noveno puesto de incidencia de cáncer a nivel global, de ahí su importancia para establecer su clasificación histopatológica, diagnóstico y tratamiento más adecuados. En nuestro estudio, nos hemos centrado únicamente en el carcinoma de tiroides bien diferenciado, incluyendo los tipos histológicos: papilar, folicular y de células de Hürthle. Aunque el manejo terapéutico conlleva un abordaje multidisciplinar, la tiroidectomía total junto a un vaciamiento ganglionar cervical, en función de la existencia clínica de metástasis ganglionares (cN1), constituyen el pilar fundamental del tratamiento del cáncer de tiroides. El objetivo principal de este estudio es el análisis estadístico de una serie de variables, para posteriormente determinar la existencia de factores predictivos en el desarrollo de metástasis ganglionares cervicales en pacientes intervenidos y diagnosticados de cáncer de tiroides bien diferenciado. Se trata de un estudio observacional, descriptivo y retrospectivo de base hospitalaria de un total de 213 pacientes diagnosticados de carcinoma tiroideo bien diferenciado entre los años 2.004 y 2.016. El trabajo se realizó durante el mes de Mayo de 2.019 en el Hospital Universitario Río Hortega de Valladolid. Las variables a estudio que obtuvieron significación estadística en el análisis bivariante frente al evento metástasis ganglionar fueron: tipo histológico, localización tumoral, invasión capsular y vascular, la existencia de varios focos tumorales y los bordes de resección quirúrgica afectados. Estas variables se incluyeron en un análisis multivariante de regresión logística con el objetivo de establecer un modelo predictivo de la existencia de metástasis ganglionares cervicales en el carcinoma tiroideo bien diferenciado. Las únicas variables que mantuvieron la significación estadística fueron los bordes de resección quirúrgica (p=0,0001) y la localización tumoral bilateral (p=0,0001). Los resultados obtenidos en el análisis multivariante de regresión logística nos han permitido concluir que en nuestro estudio solamente existen dos variables que tienen la capacidad de predecir con una alta especificidad pero con una baja sensibilidad la presencia de metástasis ganglionares cervicales. Sin embargo, se requieren más estudios de investigación en este ámbito para poder aportar en un futuro un balance riesgo/beneficio a la hora de la toma de decisiones en la realización de un vaciamiento profiláctico selectivo o radical de los ganglios cervicales., Grado en Medicina

Resumen Introducción: la desnutrición relacionada con la enfermedad (DRE) tiene una alta prevalencia e importantes repercusiones clínicas y económicas. Nuestro objetivo es valorar la factibilidad e importancia de establecer una estrategia de cribado nutricional en nuestro medio. Pacientes y métodos: estudio prospectivo realizado en una planta quirúrgica. Se realizó el Malnutrition Universal Screening Tool (MUST) al ingreso y semanalmente, hasta el alta hospitalaria, a todos los pacientes. Cuando fue necesario, se realizó valoración e intervención nutricional así como codificación al alta de los diagnósticos y procedimientos nutricionales. Datos de estancia hospitalaria (EH), costes hospitalarios y parámetros clínicos fueron analizados posteriormente. Resultados: en un 15,6% de pacientes, el MUST detectó riesgo de desnutrición (≥ 2 puntos). Los pacientes con desnutrición al ingreso (DI) presentaron una estancia hospitalaria (EH) cuatro días superior y mayor tasa de mortalidad y de reingresos urgentes (2,4 y 2,0 veces, respectivamente), un año después del alta hospitalaria. La edad y el ingreso urgente fueron los factores asociados a mayor tasa de mortalidad anual. Un 9% de los pacientes con MUST < 2 inicial sufrieron un deterioro del estado nutricional (DEN) durante el ingreso. Estos pacientes, tuvieron mayor EH (siete días) a igualdad de comorbilidad. Considerando los costes relacionados con la EH, en los pacientes que presentaron DI o DEN se observó un sobrecoste del 57% y el 145%, respectivamente. Conclusión: los pacientes con DI presentaron mayor EH y tasa de mortalidad y de reingresos urgentes un año después del alta hospitalaria. Los pacientes con DI o DEN ocasionan un sobrecoste económico. El cribado nutricional es indispensable para el manejo y la detección precoz de la DRE. Abstract Introduction: disease-related malnutrition (DRM) is currently a major challenge in our hospitals, both because of its high prevalence and because of the clinical and economic impact. Our study aims to assess the feasibility and importance of establishing a nutritional screening strategy in our Health Care System. Patients and methods: this is a prospective study carried out in a Surgery Ward. The nutritional risk was assessed by applying to patients MUST at admission and weekly until discharge. Nutritional evaluation and nutritional intervention were performed if required, as well as coding of diagnoses and nutritional procedures at discharge. Clinical data, length of stay (LOS) and hospital costs were analyzed. Results: MUST detected 15.6% of patients at risk of malnutrition at admission. Patients with malnutrition at admission (MA) had four days longer LOS, higher annual mortality rate and urgent hospital readmissions in 2.4 and 2.0 times, respectively, one year after discharge. Age and urgent hospital admission were the factors associated with a higher annual mortality rate. Nine per cent of patients with an initial MUST < 2 suffered deterioration in their nutritional status during admission (DNS). These patients had longer LOS in seven days with equal comorbidity. Considering only the costs related to LOS in patients who presented MA or DNS, an overcost of 57% and 145%, respectively, was observed. Conclusion: patients with malnutrition on admission had longer LOS, higher mortality rate and urgent hospital readmissions one year after discharge. Patients who present MA or DNE cause an economic cost overrun. A nutritional screening tool is essential for the management and early detection of DRM.

Programa Oficial de Doutoramento en Métodos Matemáticos e Simulación Numérica en Enxeñaría e Ciencias Aplicadas. 551V01 [Abstract] This thesis deals with the modelling, mathematical analysis and numerical solution of partial di erential equation (PDE) problems for pricing European and American options when considering counterparty risk. Several valuation adjustments are considered, the most important one being the credit value adjustment (CVA). In the modelling, the intensity of default from each risky counterparty plays a relevant role. In the present work we analyze two situations. In the rst one constant intensities of default are assumed, leading to PDE models with one spatial dimension. In the second setting stochastic intensities are assumed, although only one counterparty can default so that PDE models with two spatial variables are deduced. Thus, Cauchy-boundary value PDE problems are posed for European options, while complementarity problems govern the pricing of American options. The two more usual choices for the mark-to-market value, risk-free and risky derivative values, lead to linear and nonlinear PDE problems, respectively. The mathematical analysis of the nonlinear models is one of the main achievements of this work, thus obtaining the existence and uniqueness of solution for the di erent problems. For the numerical solution, a method of characteristics jointly with a xed point iteration and nite elements are used. In the case of American options, an augmented Lagrangian active set method is additionally applied. Also, the equivalent formulations in terms of expectations have been posed and numerically solved by means of appropiate Monte Carlo techniques. Finally, we show illustrative results of the performance of the models and numerical methods that have been implemented. [Resumen] Esta tesis se centra en el modelado, análisis matemático y resolución numérica de problemas de ecuaciones en derivadas parciales para opciones europeas y americanas con riesgo de contrapartida. Se consideran diferentes valoraciones de ajustes, el más importante de los cuales es el riesgo de contrapartida (CVA). En el modelado, la intensidad de quiebra de cada contraparte juega un papel importante. En el presente trabajo consideramos dos situaciones. En la primera se asumen intensidades de quiebra constantes) lo cual da lugar a modelos unidimensionales. En el segundo escenario se consideran intensidades de quiebra estocásticas, pero solo una contrapaIte puede quebrar, obteniéndose un modelo de EDPs bidimensional. Se obtiene así un problema de valor inicial y de contorno regido por EDPs para las opciones europeas, mientras que la valoración de opciones americanas está gobernada por problemas de complementariedad. Las dos opciones más habituales del valor de mercado en el instante de quiebra (valores sin riesgo y con riesgo) conducen a EDPs lineales y no lineales, respectivamente. El análisis matemático de los modelos no lineales es uno de los principales logros de este trabajo, obteniéndose la existencia y unicidad de solución. Para la solución numérica, se combinan métodos de características, punto fijo y elementos finitos. En el caso de las opciones americanas, el problema discretizado es resuelto mediante un método de lagrangiano aumentado. Se han planteado también formulaciones equivalentes en términos de esperanzas, que han sido resueltas medimlte técnicas adecuadas de Monte CarIo. Finahnente se muestran resultados del comportamiento de los modelos y de los métodos numéricos implementados. [Resumo] Esta tese céntrase no modelado, análise matemática e solución numérica de problemas de ecuacións en derivadas parciais para opcións europeas e americanas con risco de contrapartida. Considéranse diferentes valoracións de axustes, o máis importante dos cales é o risco de contrapartida (CVA). No modelado, a intensidade de quebra de cada contraparte xoga un papel importante. No presente traballo consideramos dúas situacíóns. Na primeira asÚlnense intensidades de quebra constantes, o cal dá lugar a modelos unidimensionais. No segundo escenario considéranse intensidades de quebra estocásticas, pero só unha contraparte pode quebrar, obtélldose un modelo de EDPs bidimensional. Obtense así un problema de valor inicial e de contorno rexido por EDPs para as opcións europeas, mentres que a valoración de opcións americanas está gobenlada por problemas de complementariedade. As dúas opcións mms habituais do valor de mercado no instante de quebra (valores sen risco e con risco) conducen a EDPs lineais e non lineais, respectivamente. A análise matemática dos modelos non lineais é un dos principais logros deste traballo, obténdose a existencia e unicidade de solución. Para a solución numérica, combínanse métodos de características, punto fixo e elementos finitos. No caso das opcións americanas, o problema discretizado é resolto mediante un método de lagrangiano aumentado. Propónse tamén formulacións equivalentes en termos de esperanzas, que son resoltas mediante técnicas adecuadas de Monte Cado. Finalmente móstranse resultados do comportamento dos modelos e dos métodos numéricos implementados.