Tek hücreli RNA dizileme verileriyle ankilozan spondilit hastalığına özgü genom-ölçekli metabolik modellerin oluşturulması
Construction of ankylosing spondylitis-specific genome-scale metabolic models with single-cell RNA sequencing data
- Tez No: 818655
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED ERKAN KARABEKMEZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Medeniyet Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 112
Özet
Ankilozan Spondilit (AS) başta omurgada olmak üzere eklemleri etkileyerek kronik bir ağrıya neden olan ve en yaygın rastlanan otoimmün hastalıklardan biridir. Hastalık patogenezinin henüz aydınlatılmamış olmasıyla beraber hastalığın erken teşhisinde kullanılan HLA-B27 geni yüksek oranda yalancı pozitiflik içerdiğinden etkili bir biyobelirteç görevi görmemektedir. Heterojen hastalıkların immünolojik mekanizmasının araştırılmasında farklı hücre tiplerinin biyolojik süreçlerdeki rollerinin bilinmesi süreci kolaylaştırmakta ve etkili tedavi yöntemlerinin geliştirilmesini sağlamaktadır. Son yıllarda kullanımı hızla artan ve her hücre tipini spesifik olarak inceleme fırsatı sunan tek hücreli RNA dizileme tekniği (scRNA-seq) hastalıkların immünolojik mekanizmalarının araştırılmasında kullanılan avantajlı bir yöntemdir. Hücresel metabolizmayı anlamak için genom ölçekli metabolik modellerin scRNA-seq verilerine uygulanması gen-reaksiyon bağlantılarını belirleyerek metabolik akışı tahmin etme ve hastalıkların biyolojik mekanizmalarının anlaşılması için önemli ipuçları sağlayabilme potansiyeli barındırmaktadır. Bu tez çalışmasında AS hastalığına özgü periferik kan mononükleer hücrelerinin (PKMH) scRNA-seq verileri analiz edilmiş ve GIMME algoritması kullanılarak her hücre tipi için ayrı ayrı genom ölçekli metabolik modeller oluşturularak hasta ve sağlıklı koşul arasında değişen reaksiyon akıları analiz edilmiştir. Ayrıca, her hücre tipi için raportör metabolit analizleri gerçekleştirilmiş ve protein-protein etkileşim (PPE) ağları oluşturularak hücre tipine özgü ağlar karşılaştırılmış ve topolojik rolü farklılaşan genler/proteinler bulunmuştur. Sonuç olarak, AS'li hastaların CD14 Monocytes, CD4 Memory, CD4 Naive ve CD8 T hücrelerinde pürin metabolizması, doymamış yağ asitlerinin biyosentezi ve glikoliz üzerindeki akışların sağlıklı bireylere göre diferansiyel olarak arttığı görülmüştür. Ayrıca, ACTB geni AS hastalarında tüm hücre tipleri için yukarı regüle edildiği gözlemlenen en tutarlı merkezi gen/protein olarak bulunmuştur ve yine merkezi genlerden HSPA8 ve HMBG1 genleri ise HLA-B27'ye alternatif potansiyel biyobelirteç olarak ortaya çıkmıştır.
Özet (Çeviri)
Ankylosing Spondylitis (AS) is one of the most common autoimmun diseases which affects joints – especially spinal joints - and causes chronic pain. HLA-B27 gene is used as biomarker for diagnosis of the disease, but it carries high rate of false positivity that's why this gene is not approved as an effective biomarker. In the investigation of the immunological mechanism of heterogeneous diseases, knowing the roles of different cell types in biological processes facilitates the process and enables the development of effective treatment methods. Single-cell RNA sequencing technique (scRNA-seq), which has been used increasingly in recent years and offers the opportunity to examine each cell type specifically, is an advantageous method. The application of genome-scale metabolic models to scRNA-seq data to understand cellular metabolism has the potential to predict metabolic flux by identifying gene-reaction links and provide important clues for understanding the biological mechanisms of diseases. In this study, scRNA-seq data of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) specific to AS disease were analyzed and the reaction fluxes varying between patient and healthy condition were analyzed by creating separate genome-scale metabolic models for each cell type using the GIMME algorithm. In addition, reporter metabolite analyses were performed for each cell type and cell type specific networks were compared by forming protein-protein interaction (PPI) networks and genes/proteins with differing topological roles were found. As a result, purine metabolism, biosynthesis of unsaturated fatty acids and fluxes on glycolysis were observed to be differentially increased in CD14 Monocytes, CD4 Memory, CD4 Naive and CD8 T cells of patients with AS compared to healthy individuals. Also, the ACTB gene was found to be the most consistent central gene/protein observed to be up-regulated for all cell types in AS patients, and the central genes HSPA8 and HMBG1 emerged as potential biomarkers alternative to HLA-B27.
Benzer Tezler
- Next-generation cell type annotation: Integrating NLP and ML techniques for enhanced scRNA classification
Yeni nesil hücre tipi anotasyonu: Geliştirilmiş scRNA sınıflandırması için NLP ve ML tekniklerinin entegrasyonu
ORÇUN SAMİ TANDOĞAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYBAR CAN ACAR
DOÇ. DR. CAN ÖZEN
- Single-cell RNA sequencing in roots of Arabidopsis thaliana exposed to boron toxicity at seedling stage
Fidecik aşamasında bor toksisitesine maruz bırakılan Arabidopsis thaliana köklerinde tek hücre RNA dizilemesi
HİKMET YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyoistatistikBaşkent ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CEYHUN KAYIHAN
- Investigation of public single cell transcriptomics datasets to identify disease-related cellular phenotypes and molecular alterations of perivascular cells in multiple sclerosis
Multipl sklerozda perivasküler hücrelerin hastalıkla ilgili hücresel fenotipleri ve moleküler değişikliklerini belirlemek için herkesçe erişilebilir tek hücreli transkriptomik verisetlerinin incelenmesi
BEGÜM DURDAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENGİN ERZİN
- The primary cilia of the gastrointestinal tract in homeostasis and disease at the single-cell level
Homeostaz ve hastalıkta tek hücre düzeyinde gastrointestinal sistemin primer silyaları
DENİZ ESEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHAR DEĞİRMENCİ UZUN
- Mathematical modelling of molecular trajectories in stem cell transformation processes via bioinformatic analysis of single cell omics data
Kök hücre başkalaşim süreçlerindeki moleküler yörüngelerin tek hücre omik verisinin biyoinformatik analiziyle matematiksel modellenmesi
BATUHAN ÇAKIR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyomühendislikGebze Teknik ÜniversitesiBiyoinformatik Sistemler Biyolojisi Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR PİR