Effects of aging on cardiac endothelial cells: comparison of bulk and single-cell RNA sequencing results

Thumbnail Image

Files

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

Sähkötekniikan korkeakoulu | Bachelor's thesis
Electronic archive copy is available locally at the Harald Herlin Learning Centre. The staff of Aalto University has access to the electronic bachelor's theses by logging into Aaltodoc with their personal Aalto user ID. Read more about the availability of the bachelor's theses.
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.

Authors

Date

2024-08-29

Department

Major/Subject

Bioinformaatioteknologia

Mcode

ELEC3016

Degree programme

Sähkötekniikan kandidaattiohjelma

Language

en

Pages

16

Series

Abstract

Endothelial cells form a single-cell-thick layer lining the interior of all blood ves-sels, playing a crucial role in maintaining vascular homeostasis. They vary depend-ing on their location within the vascular system as arterial, venous, and capillary cells can be identified from their gene expression patterns. However, aging induc-es endothelial cell dysfunction and the resulting gene expression changes are of interest. A better understanding of these changes could provide opportunities for preventing cardiovascular diseases typical for the elderly. RNA sequencing is a technology that can reveal these gene expression changes. Cellular activity largely depends on the production of various proteins, which are synthesized from nuclear genes via messenger RNA (mRNA). In RNA sequencing, this mRNA is isolated and identified, revealing which proteins are being produced. Sequencing and analyzing samples from multiple conditions reveals which genes are expressed differently between those conditions. This bachelor’s thesis investigates the effects of aging on endothelial cells. The study was conducted by analyzing RNA sequencing data from endothelial cells isolated from the hearts of old and young mice. The data is analyzed from both single cell and bulk sequenced cells. In single cell sequencing, gene expression is measured individually for each cell in the sample, whereas in bulk sequencing expression values represent an average across all cells in the sample. In the single-cell data, endothelial subpopulations were successfully identified. Cells from capillaries, arteries, and veins clearly expressed well known marker genes for these groups. The single cell data revealed downregulation of heat shock protein related genes in the aged group. However, these findings were not sup-ported by bulk results. Upregulation was more consistent in both datasets and Cd74 was recognized as an interesting gene for further investigation.

Endoteelisolut muodostavat yhden solun paksuisen kerroksen kaikkien verisuonten sisäpinnoilla, joten niillä on merkittävä tehtävä verisuoniston homeostaasin ylläpidossa. Kuitenkin ikääntyvän suoniston solut menettävät endoteeleille tyypillisiä kykyjä ja monet sydän ja verisuonisairaudet linkittyvät endoteelien toimintahäiriöihin. Geenitason muutokset ikääntyvissä endoteelisoluissa tunnetaan huonosti ja parempi ymmärrys voisi avata mahdollisuuksia ikääntyneille tyypillisten sydän- ja verisuonisairauksien ennaltaehkäisyyn. Tämä kandidaatintyö tutkii ikääntymisen vaikutusta sydämen endoteelisoluihin. Tutkimus on toteutettu analysoimalla RNA-sekvensointidataa vanhojen ja nuorten hiirten sydämistä eristetyistä endoteelisoluista. RNA sekvesointi on teknologia, joka paljastaa, mitkä geenit ilmentyvät ja millä tasolla. Työssä dataa analysoidaan yksisolu- ja bulkkisekvensoiduista soluista. Yksisolusekvesoinnissa geeniekspressiot lasketaan jokaiselle näytteen solulle erikseen, kun taas bulkkiversiossa ekspressioluvut kuvaavat keskiarvoa kaikista näytteen soluista. Työn yksisoludatasta onnistuttiin tunnistamaan endoteelisolujen alapopulaatioita. Kapillaarien, valtimoiden ja laskimoiden solut ekspressoivat selvästi näille ryhmille tunnettuja merkkigeenejä. Yksisoludatasta paljastui merkittävä lasku heat shock proteiineihin linkitettyjen geenien ekspressiossa, mutta bulkkidata ei vahvistanut näitä löydöksiä. Sekä yksisolu että bulkkidatasta löytyi useita geenejä, joiden ekspressio kasvoi merkittävästi ikääntymisen seurauksena. Cd74 tunnistettiin erityisen kiinnostavaksi geeniksi ja mahdolliseksi jatkotutkimusten kohteeksi.

Description

Supervisor

Turunen, Markus

Thesis advisor

Kivelä, Riikka

Keywords

aging, endothelial cells, RNA sequencing

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-202410016582

Collections

[kand] Sähkötekniikan korkeakoulu / ELEC