Geri Dön

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

PDF İndir

  1. Tez No: 818655
  2. Yazar: MERVE YARICI
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUHAMMED ERKAN KARABEKMEZ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Medeniyet Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
  13. 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

  1. Tez No

    897390

    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

    İngilizce

    2024

    BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. AYBAR CAN ACAR

    DOÇ. DR. CAN ÖZEN

  2. Tez No

    781258

    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

    İngilizce

    2023

    BiyoistatistikBaşkent Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEYHUN KAYIHAN

  3. Tez No

    794934

    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

    İngilizce

    2023

    BiyomühendislikKoç Üniversitesi

    Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ENGİN ERZİN

  4. Tez No

    686798

    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

    İngilizce

    2021

    Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ BAHAR DEĞİRMENCİ UZUN

  5. Tez No

    678199

    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

    İngilizce

    2021

    BiyomühendislikGebze Teknik Üniversitesi

    Biyoinformatik Sistemler Biyolojisi Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR PİR

Geri Dön