Kanser olgularında ve ailesel kanser yatkınlığı nedeniyle klinik ekzom dizi analizi yapılan olgularda sitokinler ve ilişkili sinyal yolaklarındaki değişiklikler
Changes in cytokines and related signaling pathways in cases with cancer and familial cancer susceptibility by clinical exome sequencing analysis
Yazar: DERYA YAMAN
Danışman: PROF. DR. FERİDE İFFET ŞAHİN
Başkent Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Genetik Ana Bilim Dalı / Tıbbi Genetik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: Ekzom dizileme = Exome sequencing ; Kanser hastaları = Cancer patients ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Sinyal nakli = Signal transduction ; Sitokinler = Cytokines ; Yatkınlık = Disposition ; İmmün sistem = Immune system

Özet:
Kontrolsüz hücre büyümesi ve çoğalması ile karakterize olan kanser, birçok etyolojik faktöre bağımlı kompleks ve çok aşamalı genetik bir hastalıktır. Kanser ve inflamasyon arasındaki ilişki karmaşık olmasına rağmen, epidemiyolojik çalışmalar, inflamatuar ve enfeksiyöz hastalıkların kanser riski ile ilişkili olduğunu göstermektedir. İmmün sistem, patojenlere karşı vücut savunmasının yanı sıra, kanser oluşumu ve yayılımında da önemli bir düzenleyicidir. Tümör mikroçevresi immün sistem ve kanser hücrelerinin etkileşiminde kritik öneme sahiptir. Tümör mikroçevresinde immün yanıtın önemli modülatörlerinden sitokin ve oksidan moleküllerin dinamik etkileşimi, kronik inflamasyon oluşumuna aracılık ederek tümör prognozunu etkiler. Kanser immünogenetiğini araştıran güncel çalışmalar, tümör mikroçevresindeki bu moleküler değişiklikleri kanser hastalarının tanı ve prognozunda önemli biyobelirteçler olarak kabul etmektedir. Bu nedenle bu çalışmada kanser tanısı almış hasta grubunda ve ailesel kanser öyküsü nedeniyle tarama amaçlı klinik ekzom dizi analizi yapılmış olgularda sitokin ve ilişkili sinyal yolaklarında görevli gen varyantlarının incelenmesi ve sonuçların klinik bulgularla ilişkilendirilmesi amaçlanmıştır. Verilerin istatistiksel analizinde tanımlayıcı testlerden yararlanılmıştır. Çalışmamızda klinik ekzom dizi analizi endikasyonları sırasıyla invaziv duktal meme kanseri (%40, n=12/30), ailesel kanser öyküsü pozitifliği (%26.7, n=8/30), over kanseri (%13.3, n=4/30), endometriyum kanseri (%3.3, n=1/30), over ve endometriyum kanseri (%3.3, n=1/30), meme fibroblastik hiperplazisi (%3.3, n=1/30), meme ve mide kanseri (%3.3, n=1/30), mide kanseri (%3.3, n=1/30) ve gastrointestinal stromal tümörü (%3.3, n=1) tanılarını kapsamaktadır. Klinik ekzom dizi analizine göre tüm kohortta kanser ile ilişkili genlerde varyant tespit edilme oranı %83.3 (n=25/30) iken, sitokin ve ilişkili sinyal yolaklarını içeren genlerde varyant tespit edilme oranı %40 (n=12/30) idi. Klinik ekzom dizi analiz sonuçlarına göre hücre büyümesi ve çoğalması ile DNA onarımında görevli tümör baskılayıcı ve onkogenik fonksiyona sahip genlere ek olarak, mitokondriyal, lizozomal fonksiyonlarda görevli genlerde de (ALK, ATM, BRCA2, CDKN2A, CHEK2, ERBB2, ERCC2, IGF2R, KIT, LZTR1, MET, MN1, MSH5, MUTYH, MYH1, NF1, NOTCH, NQO1, PARK2, PDGFRA, PMS1, POLE, PTCH1, RET, RUNX1, TP53, TSC1, TYR) varyasyon tespit edildi. Bu gen değişimlerine eşlik eden sitokin ve ilişkili sinyal yolaklarında görevli gen varyantları da belirlendi. Bu genler tümör mikroçevresi ve immün yanıt dengesinde etkisi literatürde gösterilmiş olan CCR9, CXCR1, ILDR1, IL-2Rɣ, IL-6R, IL-7R, IL-10/10RB, IL-21R, IRAK3, IRAK4, SMAD3/6, STAT3, TGF-β1, TLR2 genlerini kapsamaktadır. Özellikle DNA onarımında görevli tümör baskılayıcı gen ve onkogen değişimlerine eşlik eden sitokin ve ilişkili sinyal yolaklarında görevli gen polimorfizmleri 7 kanser tanısı almış hastamızda tespit edilmiştir. Tümör baskılayıcı gen ve onkogen varyantlarına eşlik eden sitokin gen varyantları immünreaktif tümör mikroçevresi ve genomik kararsızlık arasındaki bağlantıyı desteklemektedir. Çalışmamızın sınırlı örneklem büyüklüğüne rağmen, sonuçlarımız klinik ekzom dizi analizinin kanser immünogenetiğini aydınlatmada önemli bir moleküler genetik test olduğunu ve verilerimizin fonksiyonel çalışmalarla desteklenmesi gerektiğini göstermektedir.

Abstract:
Cancer, which is characterized by uncontrolled cell growth and proliferation, is a complex and multistage genetic disease dependent on many etiological factors. Although the relationship between cancer and inflammation is complex, epidemiological studies show that inflammatory and infectious diseases are associated with cancer risk. The immune system is an important regulator in formation and spreading of cancer, as well as the body's defense against pathogens. The tumor microenvironment is critical in the interaction of the immune system and cancer cells. The dynamic interaction of cytokine and oxidant molecules, which are important modulators of the immune response in the tumor microenvironment, affects tumor prognosis by mediating the formation of chronic inflammation. Current studies investigating cancer immunogenetics accept these molecular changes in the tumor microenvironment as important biomarkers in the diagnosis and prognosis of cancer patients. Therefore, in this study, it was aimed to examine the gene variants involved in cytokine and related signaling pathways and to correlate the results with clinical findings in the patient group diagnosed with cancer and in patients who underwent clinical exome sequencing analysis for screening purposes due to familial cancer history. Descriptive tests were used in the statistical analysis of the data. In our study, the indications for clinical exome sequencing analysis were invasive ductal breast cancer (40%, n=12/30), familial cancer history positivity (26.7%, n=8/30), ovarian cancer (13.3%, n=4/30), endometrial cancer (3.3%, n=1/30), ovarian and endometrial cancer (3.3%, n=1/30), breast fibroblastic hyperplasia (3.3%, n=1/30), breast and stomach cancer (3.3%, n=1/30), stomach cancer (3.3%, n=1/30) and gastrointestinal stromal tumor (3.3%, n=1) respectively. According to clinical exome sequencing analysis, the rate of variant detection in cancer-related genes in the entire cohort was 83.3% (n=25/30), while the rate of variant detection in genes containing cytokine and related signaling pathways was 40% (n=12/30). According to the results of clinical exome sequencing analysis, in addition to genes with tumor suppressor and oncogenic functions in cell growth and proliferation and DNA repair, variation was also detected in genes involved in mitochondrial and lysosomal functions (ALK, ATM, BRCA2, CDKN2A, CHEK2, ERBB2, ERCC2, IGF2R, KIT, LZTR1, MET, MN1, MSH5, MUTYH, MYH1, NF1, NOTCH, NQO1, PARK2, PDGFRA, PMS1, POLE, PTCH1, RET, RUNX1, TP53, TSC1, TYR). The gene variants involved in cytokine and related signaling pathways accompanying these gene changes were also determined. These genes include CCR9, CXCR1, ILDR1, IL-2Rɣ, IL-6R, IL-7R, IL-10/10RB, IL-21R, IRAK3, IRAK4, SMAD3/6, STAT3, TGF-β1 and TLR2 whose effects have been shown in the literature on tumor microenvironment and immune response balance. In particular, gene polymorphisms in cytokines and associated signaling pathways accompanying tumor suppressor gene and oncogene changes involved in DNA repair were detected in 7 patients diagnosed with cancer. Cytokine gene variants accompanying tumor suppressor gene and oncogene variants support the link between immunoreactive tumor microenvironment and genomic instability. Despite the limited sample size of our study, our results show that clinical exome sequencing analysis is an important molecular genetic test in elucidating cancer immunogenetics and our data should be supported by functional studies.