Periferik kan mononükleer hücre tiplerinin COVID-19 enfeksiyonuna verdiği transkripsiyonel cevabın scRNA-seq verileri üzerinden biyolojik ağlarla incelenmesi

Abstract

2019 Aralık ayında başlayıp tüm dünyayı etkisi altına alan SARS-CoV-2 virüsünün neden olduğu Covid-19 hastalığının patofizyolojisini anlamak için kısa zamanda birçok çalışma yapılmıştır. Bu çalışmaların başında virüsün hücre düzeyinde meydana getirdiği transkriptomik değişimleri tespit etmek amacıyla gerçekleştirilen tek hücre RNA dizileme çalışmaları gelmektedir. Bu çalışmada, virüsün periferik bağışıklık aktivitesi üzerindeki etkisini görmek amacıyla literatürden toplanan, Covid-19 enfeksiyonu geçiren ve sağlıklı bireylerden alınan periferik kan mononükleer hücrelerine ait, tek hücre RNA dizileme verileri işlenmiş ve sonuçlar ağ tabanlı omik veri analiz metodlarıyla incelenmiştir. Bu doğrultuda hücre grupları ayrıştırılıp karakterize edildikten sonra hücre türlerinin her biri için ifadesi anlamlı olan genler tespit edilerek bu genler üzerinden ikincil analizler gerçekleştirilmiş ve literatürle de uyumlu olarak HLA Class II genlerinin ifadesinin Dendritik Hücrelerde (DC) anlamlı bir şekilde düştüğü tespit edilmiştir. Her hücre türü için yapılan protein-protein etkileşim analizlerinde ise hem topolojik açıdan önemli düğümler hem de farklı hücre tipi çiftleri için oluşturulan ağlardaki topolojik rolü değişerek "yeniden bağlanmış" düğümler tespit edilerek ilaç yeniden konumlandırma çalışmaları için aday olabilecek genler olarak tayin edilmiştir. Sonuç olarak, FOS, HSP90AB1, GRB2, ATXN1 ve UBC genlerinin Covid-19 teşhis ve tedavisinde önemli rol oynayabilecek potansiyel biyobelirteçler olabileceği sonucuna ulaşılmıştır.

After its first official occurrence in late-December 2019, there have been a vast number of studies in order to unveil the pathophysiology of Coronavirus disease which is caused by SARS-CoV-2. An important part of the newly emerged literature consists of single cell RNA sequencing (scRNAseq) studies. scRNAseq technique is used for identifying heteregenous transcriptomic changes led by the virus at the cellular level. In this study, we used scRNAseq raw data collected from the literature which is obtained from patients with Covid-19 and healthy individuals to profile peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and to elucidate pathways in peripheral immune cells. For this purpose, after clustering similar cells and anotate them we identified differentially expressed genes (DEGs) for each cell type. Consistent with previous studies, we found out that expressions of HLA Class II genes are significantly downregulated in Dendritic Cells (DCs). Moreover, we identified both topologically important hubs in contructed protein-protein interaction networks and topologically most varying differential nodes in terms of their edge connections through pairwise comparisons of cell type specific network couples. As a conclusion, we propose that FOS, HSP90AB1, GRB2, ATXN1, and UBC genes are potential biomarkers for diagnosis and treatment of Covid-19.