Molecular Biology and Genetics / Moleküler Biyoloji ve Genetik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/9
Browse
10 results
Search Results
Book Part Citation - Scopus: 1Automated Analysis of Phase-Contrast Optical Microscopy Time-Lapse Images: Application To Wound Healing and Cell Motility Assays of Breast Cancer(Elsevier, 2023) Erdem, Yusuf Sait; Ayanzadeh, Aydın; Mayalı, Berkay; Balıkçı, Muhammed; Belli, Özge Nur; Uçar, Mahmut; Yalçın Özuysal, Özden; Pesen Okvur, Devrim; Önal, Sevgi; Morani, Kenan; Iheme, Leonardo Obinna; Töreyin, Behçet UğurThis chapter describes a workflow for analyzing phase-contrast microscopy (PCM) data from two fundamental types of biomedical assays: assays for cell motility and assays for wound healing. The workflow of the analysis is composed of the methods for acquiring, restoring, segmenting, and quantifying biomedical data. In the literature, there have been separate methods aimed at specific stages of PCM data analysis. Nonetheless, there has never been a complete workflow for all stages of analysis. This work is an innovation that proposes an end-to-end workflow for image pre-processing, deep learning segmentation, tracking, and quantification stages in cell motility and wound healing assay analyses. The findings indicate that domain knowledge can be used to make simple but significant improvements to the results of cutting-edge methods. Furthermore, even for deep learning-based methods, pre-processing is clearly a necessary step in the workflow. © 2023 Elsevier Inc. All rights reserved.Research Project IRF6'nın notch yolağının hücre bölünmesini engelleyici yada uyarıcı etkilerindeki belirleyici rolünün araştırılması(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2014) Yalçın Özuysal, ÖzdenNotch, meme kanseri ve gelişiminde rol oynayan bir sinyal yolağıdır. Notch aktivasyonu, normal meme epitel hücrelerinde hücre bölünmesi ve transformasyonunu, meme gelişimi sırasında ise Np63’ü baskılayarak luminal hücre karakterini tetikler. Notch yolağının bu işlevleri için aracı olarak kullandığı moleküller tam olarak bilinmemektedir. Keratinositlerde, Notch tarfından kontrol edilen IRF6, Notch’un tümör baskılayıcı ve farklılaşmayı tetikleyici özellikleri için kullandığı aracı moleküllerden biridir. IRF (Interferon Regulatory Factors) ailesine mensup IRF6, Np63 ile beraber orofasiyal ve epidermal gelişimde rol oynamaktadır. Meme epitel hücrelerine aktarıldığında hücre sayılarının azalmasına sebep olan IRF6’nın memede hücre bölünmesinin negatif bir regülatörü olduğu düşünülmektedir. Bu çalışmada, meme epitel hücrelerinde, Notch yolağının IRF6 ifadesi üzerindeki etkileri ve IRF6’nın Notch işlevleri için aracı olup olmadığı incelenmiştir. Normal meme epitel hücresi MCF10A’da Notch aktivasyonu IRF6 ifadesini artırırken, meme kanseri hücre hattı MDA MB 231’de Notch inhibisyonu IRF6 ifadesini azaltmıştır. Notch aktivasyonu yapılan MCF10A hücrelerinde, IRF6 susturulduğunda Notch’a bağlı hücre bölünmesi ve transformasyonu azalmıştır. IRF6’nın susturulması Notch’a bağlı Np63 baskılanmasını etkilememiş ancak Notch’tan bağımsız olarak Np63 ifadesini azaltmıştır. Bunlara ek olarak, bazal karakterli MCF10A hücrelerinde IRF6’nın susturulması ve de luminal karakterli MCF7 hücrelerinde IRF6’nın ifade ettirilmesi, bazal ve luminal belirteçlerin ifadesinde değişikliğe yol açmıştır. Bu çalışma sonucunda, meme epitel hücrelerinde IRF6’nın Notch tarafından kontrol edildiği ve Notch’un hücre bölünmesini ve transformasyonu tetikleyici işlevlerinde aracı olarak çalıştığı gösterilmiştir. Ayrıca, Notch yolağı ile parallel olarak, IRF6’nın meme epitel hücrelerinin karakterinin belirlenmesinde önemli olabileceği gösterilmiştir. Notch-IRF6 arasındaki bu ilişkinin in vivo meme gelişimi ve tümör oluşumunda da önemli olup olmadığı bir sonraki aşamada cevaplanması gereken bir soru olarak karşımıza çıkmaktadır.Research Project Erişkin kök hücrelerinde doku yönelimi ve dış mekanik etkilere bağlı gelişen altyapısal değişikliklerin karakterizasyonu(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2015) Özçivici, Engin; Yalçın Özuysal, Özden; Meşe Özçivici, GülistanMekanik titreşim uygulanması hem kemik hücrelerinde mineralizasyonu arttırdığı hem de kemik iliğindeki kök hücrelerini kemik yönelimine soktuğu için kemik kütlesini arttırıcı bir etkiye sahiptir. Mekanik sinyaller ayrıca yağ dokusu oluşumunu kemik iliği ve diğer yağ depolarında engeller özelliklere sahiptir. Kemik ve yağ hücrelerinin ortak bir hücre tipinden geldikleri düşünülürse, mekanik titreşim sinyalleri kullanılarak kemik oluşumu arttırılırken eşzamanlı olarak yağ oluşumu azaltılabilir. Halihazırda kemik iliği kök hücrelerinin bu tip mekanik titreşim sinyallerine duyarlı olup olmadığı ve eğer duyarlıysa bu sinyallere nasıl adapte olduğu henüz net olarak bilinmemektedir. Burada fare kemik iliğinden alınan mezenkimal D1-ORL-UVA kök hücreleri atıl durumda, kemik yöneliminde ya da yağ yönelimindeyken günlük mekanik titreşimlere (0.15g, 90 Hz, 15dk/gün) 7 gün boyunca maruz bırakıldı ve bu titreşimlerin hücrelerde yarattığı hücresel, morfolojik ve moleküler değişimler araştırıldı. Atıl durumdaki kök hücrelerde mekanik sinyaller hücre üremesini, hücrelerin toplam aktin miktarını ve kalınlığını arttırdığı gözlendi. Kemik yönelimi sırasında da mekanik sinyaller toplam aktin miktarı, aktin kalınlığı ve hücrelerin membran pürüzlülüklerini arttırdılar. Yağ yönelimi sırasında ise uygulanan mekanik kuvvetlerin hücrelerin yağ biriktirmesinden kaynaklanan morfolojik ve altyapısal etkileri geri çevirdiği gözlendi. Mekanik titreşimlerin ayrıca tüm yönelimler için hücrelerarası iletişimi arttırdıkları gözlendi. Sonuçlar yüksek frekanslı ve düşük genlikli mekanik titreşimlerin mezenkimal kök hücrelerin yönelimlerini belirleyen faktörlere önemli etkilerde bulunduklarını düşündürmektedir. Klinik aşamaya ulaşabilirse bu sonuçlar ilaçtan bağımsız bir etkinin kemik erimesi ve obezite için kullanılabileceğini düşündürmektedir.Research Project Mekanik titreşimlerin meme kanseri hücrelerinin davranışlarına etkisi(2015) Özçivici, Engin; Yalçın Özuysal, ÖzdenHer geçen gün artan epidemiyolojik bulgular fiziksel egzersizin kanser üzerinde, özellikle meme, prostat ve kolon kanserlerinde önleyici bir etkisi olduğunu ortaya koymaktadır. Varolan bulgulara rağmen kanser ve fiziksel egzersiz arasındaki etkileşimin biyolojik mekanizması hücre kültürü ve hayvan deneyleriyle ortaya çıkarılamamıştır. Tıbbi literatür egzersizin kanser üzerindeki önleyici etkisini sistemler bazında oluşan bağışıklık, metabolik aktivite, dolaşımdaki hormonlar ve vücuttaki yağ oranları ile açıklamaya çalışmaktadır. Buna rağmen, mekanik kuvvetlerin sağlıklı hücreler üzerindeki düzenleyici etkisi düşünüldüğünde bu etkilerin kanserli hücreler üzerinde de etkin olabileceğinden şüphelenilmektedir. Mekanik kuvvetleri kanser hücrelerinin üreme ve organizasyon özelliklerini kontrol etmek için kullanma düşüncesi alternatifleri göz önüne alındığında (örneğin kemoterapi, ışın tedavisi) yan etkilerinin yokluğu ve sinyallerin doğallığı sebebiyle oldukça avantajlıdır. Bu konuda yeterli bilimsel çalışma olmamakla beraber aynı zamanda kanser dokusu (tümör) mikroçevresi düşünüldüğünde bazı engeller ortaya çıkmaktadır. Tümörde hücre dışı matrisi sağlıklı dokulara göre daha sertken, kanser hücreleri bozulan altyapısal özellikleri sebebiyle sağlıklı hücrelere göre çok daha yumuşaktır. Bu yüzden tümör dokularında oluşan kuvvetler “stress shielding” adı verilen prensip sebebiyle hücreleri değil daha sert olan hücre dışı matrisin yüklenmesini sağlarlar. Önerilen projede bu durumun önüne geçilmek için kanser hücreleri matriste oluşan kuvvetlerden bağımsız ve Newton prensipleriyle, yani ivmelenen kütlede oluşan kuvvetler sayesinde yüklenmeye maruz bırakılacaktır.Conference Object Citation - WoS: 3Citation - Scopus: 4Deep Learning Based Segmentation Pipeline for Label-Free Phase-Contrast Microscopy Images(IEEE, 2020) Ayanzadeh, Aydın; Yalçın Özuysal, Özden; Okvur, Devrim Pesen; Önal, Sevgi; Töreyin, Behçet Uğur; Ünay, DevrimThe segmentation of cells is necessary for biologists in the morphological statistics for quantitative and qualitative analysis in Phase-contrast Microscopy (PCM) images. In this paper, we address the cell segmentation problem in PCM images. Deep Neural Networks (DNNs) commonly is initialized with weights from a network pre-trained on a large annotated data set like ImageNet have superior performance than those trained from scratch on a small dataset. Here, we demonstrate how encoder-decoder type architectures such as U-Net and Feature Pyramid Network (FPN) can be improved by an alternative encoder which pre-trained on the ImageNet dataset. In particular, our experimental results confirm that the image descriptors from ResNet-18 are highly effective in accurate prediction of the cell boundary and have higher Intersection over Union (IoU) in comparison to the classical U-Net and require fewer training epochs.Conference Object Citation - Scopus: 2Yara İyileşmesi Mikroskopi Görüntü Serilerinin Otomatik Analizi - Bir Ön-çalışma(IEEE, 2020) Mayalı, Berkay; Şaylığ, Orkun; Yalçın Özuysal, Özden; Pesen Okvur, Devrim; Töreyin, Behçet Uğur; Ünay, DevrimCollective cell analysis from microscopy image series is important for wound healing research. Computer-based automation of such analyses may help in rapid acquisition of reliable and reproducible results. In this study phase -contrast optical microscopy image series of an in-vitro wound healing essay is manually delineated by two experts and its analysis is realized, traditional image processing and deep learning based approaches for automated segmentation of wound area are developed and their perlOrmance comparisons are carried out.Conference Object Citation - WoS: 7Citation - Scopus: 11Cell Segmentation of 2d Phase-Contrast Microscopy Images With Deep Learning Method(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019) Ayanzadeh, Aydın; Yağar, Hüseyin Onur; Yalçın Özuysal, Özden; Pesen Okvur, Devrim; Töreyin, Behçet Uğur; Unay, Devrim; Önal, SevgiThe quantitative and qualitative ascertainment of cell culture is integral to the robust determination of the cell structure analysis. Microscopy cell analysis and the epithet structures of cells in cell cultures are momentous in the fields of the biological research process. In this paper, we addressed the problem of phase-contrast microscopy under cell segmentation application. In our proposed method, we utilized the state-of-the-art deep learning models trained on our proposed dataset. Due to the low number of annotated images, we propose a multi-resolution network which is based on the U-Net architecture. Moreover, we applied multi-combination augmentation to our dataset which has increased the performance of segmentation accuracy significantly. Experimental results suggest that the proposed model provides superior performance in comparison to traditional state-of-the-art segmentation algorithms.Book Part Citation - Scopus: 4Epigenetics of Breast Cancer: Dna Methylome and Global Histone Modifications(Springer, 2016) Meşe, Gülistan; Yalçın Özuysal, ÖzdenBreast cancer, a heterogeneous disease comprised of tumors with different histological characteristics and clinical outcomes, is the leading cause of cancer deaths in women. Heterogeneous nature of the breast cancer demands delicate approaches to diagnose and follow the most appropriate strategy for clinical management. Based on microarray analysis of mRNA expression, four main molecular subtypes were identified: (a) luminal A, (b) luminal B, (c) basal-like, and (d) ERBB2(+). Even though molecular subtypes provided novel insights into our understanding of breast cancer heterogeneity, there is still room for improvement for better diagnostic, prognostic and therapeutic approaches. In this sense, epigenetics, specifically DNA methylation and histone modifications, have emerged as prominent candidates since several epigenetic factors were observed to be recurrently mutated in cancers including breast cancer. Recent advances in the field implicated that DNA methylation profiles and histone modifications are strongly associated with breast tumor subtypes and patient prognosis. Therefore, understanding contributions of epigenetics to breast cancer biology will lead to better diagnostic and prognostic strategies and will enable development of novel therapeutic approaches. © Springer International Publishing Switzerland 2016.Conference Object Citation - WoS: 1Citation - Scopus: 6Faz Kontrast Optik Mikroskopi Zaman Serisi Görüntülerinde Hücrelerin Otomatik Bölütlenmesi(Institute of Electrical and Electronics Engineers Inc., 2019) Binici, Rıfkı Can; Şahin, Umut; Ayanzadeh, Aydın; Töreyin, Behçet Uğur; Önal, Sevgi; Okvur, Devrim Pesen; Yalçın Özuysal, Özden; Ünay, DevrimFaz kontrast optik mikroskopi hücrelerin canlı ortamlarında zamana bağlı incelenmesi için tercih edilen görüntüleme yöntemidir. Bu yöntem ile elde edilen zaman serisi görüntülerinde hücrelerin bölütlenmesi işi hücre biyolojisi araştırmacılarının çözümüne ihtiyaç duyduğu emek yoğun ve zaman alan bir iştir. Bu çalışmada faz kontrast optik mikroskopi zaman serilerinde hücrelerin otomatik bölütlenmesi için geleneksel görüntü işleme ve derin öğrenme temelli yöntemler önerilmiş ve başarımları elle işaretlenmiş veri kümelerinde nicel olarak ölçülmüştür.Conference Object Citation - WoS: 3Citation - Scopus: 4Biofabrication of Cellular Structures Using Weightlessness as a Biotechnological Tool(IEEE, 2019) Anıl İnevi, Müge; Sarıgil, Öykü; Yaman, Sena; Yalçın Özuysal, Özden; Meşe, Gülistan; Tekin, Hüseyin Cumhur; Özçivici, EnginGravity is an important biomechanical signal effecting the morphology and function of organisms. Reduction of gravitational forces, as experienced during spaceflight, cause alterations in the biological systems. Magnetic levitation technique is one of the most recent ground-based technology to mimic weightlessness environment. In addition to providing a platform to investigate biological effects of the weightlessness, this platform presents a novel opportunity to biofabricate 3-dimensional (3D) structures in a scaffold-and nozzle-free fashion. In this study, various controllable self-assembled 3D living structures were fabricated via magnetic levitation technique. This strategy may offer an easy and cost-effective opportunity for a wide range of space biotechnology researches.