Kronik ve agresif periodontitis hastalarına ait doku örneklerinin transkriptomlarının karşılaştırması
Comparison of transcriptomes of tissue samples from chronic and aggressive periodontitis patients
Yazar: CANAN BOZ ÖZÜVAR
Danışman: DOÇ. DR. GÜLDEN EREŞ
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Periodontoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Diş Hekimliği = Dentistry
Dizin: Periodontal hastalıklar = Periodontal diseases ; Periodonti = Periodontics ; Periodontitis = Periodontitis ; Transkriptomlar = Transcriptomics

Özet:
Kronik ve Agresif Periodontitis Hastalarına Ait Doku Örneklerinin Transkriptomlarının Karşılaştırması
         Periodontal hastalıktaki yıkım, duyarlı bir konağın immün tepkisini tetikleyen bir bakteriyel tehdit ile başlar. Genetik faktörler, periodontitis duyarlılığını belirlemek için bireylerin biyofilm dahil olmak üzere birçok çevresel ajanla nasıl etkileşime girdiğini modüle eder. 
         2017 periodontal hastalık sınıflamasına göre "periodontitis" başlığı altında birleştirilen agresif ve kronik periodontitisin doku cevabında farklılıklar olabileceği, klinik olarak iyileşme gözlense dahi genetik altyapısı nedeniyle gen ekspresyonlarında farklılıklar olabileceği hipotezinden hareketle çalışmamızın amacı; agresif ve kronik periodontitis hastalarında, hastalığın aktif döneminde ve klinik olarak iyileşmenin gözlendiği dönemde elde edilen doku örneklerinin transkiptomlarının karşılaştırılarak gen ekpresyonu seviyesinde bu iki hastalık arasındaki benzerlik ve farklılıkların ortaya çıkarılmasıdır. 
         GEO veri tabanındaki periodontitis tanısı konmuş, dişeti dokusunda çalışmış mikrodizi veri setleri arasında "Periodontitis", "Homo sapiens", "gingival tissue" anahtar kelimeleri kullanılarak, "diziye göre ifade profili oluşturma" çalışma türü seçilerek çıkan sonuçlar arasından dişeti dokusunda çalışmış veri setleri bulundu. Dahil edilme kriterlerine uyan dört veri setinde, GSE79705, GSE10334, GSE16134 ve GSE23586, GEO2R'da örnek gruplarının ikili karşılaştırmaları yapıldı. Tanımlanan DEG'ler içindeki keşisen ve ortak olmayan genleri belirlemek için Venn şeması kullanıldı. Diferansiyel gen ekspresyonu (kat değiştirme), gen ontolojisi (GO; biyolojik süreç), yolak zenginleştirme ve protein-protein etkileşim ağı analizleri yapıldı. 
         Agresif periodontitis geçmişi olan sağlıklı dokularda mitokondriyel aktivite, oksidatif fosforilasyon, ROS üretimi ile ilişkili genlerin (NDUFA1, NDUFA11, NDUFA12, NDUFA13, NDUFA2, NDUFA3, NDUFA7, COX7A2, COA6, ROMO1) ifadelerinde artış gözlendi. Bunun yanında aktif hastalık dönemiyle ortak olarak; antijen işleme ve sunumu, osteoklast farklılaşması, apopitoz, NK aracılı sitotoksisite ile ilişkili genlerin (IL-6, TLR2,  IFNAR1, TNFSF11, LY96, CD40, FCGR2A) ifadesinde artış izlenirken epitelyal farklılaşma, epitel gelişimi, hücre-hücre sinyalizasyonuna dair ifadede azalma görüldü. Kronik periodontitis geçmişi olan sağlıklı dokularda ise inflamtuar süreçlere dair artmış bir yanıta rastlanılmamışken, antijen işlenmesi ve sunumu, lökosit aracılı sitotoksisitenin düzenlenmesi ve sistemsel süreçlere dair yolakların ifadesinde azalma görüldü. 
Agresif periodontitis geçmişi olan sağlıklı dokularda aktif hastalık dönemi ile benzer olarak inflamatuar yanıt ile ilişkili genlerin ifadesinde gözlenen artış, klinik olarak sağlıklı olsa da doku cevabı açısından bu dokuların artık sağlıklı olarak kabul edilemeyeceğini ortaya koymuştur.
Anahtar kelimeler: agresif periodontitis, karşılaştırmalı transkriptom analizi, kronik periodontitis

Abstract:
Comparison of Transcriptomes of Tissue Samples from Chronic and Aggressive Periodontitis Patients
The destruction in periodontal disease begins with a bacterial challenge that triggers the immune response of a susceptible host. Genetic factors modulate how individuals interact with many environmental agents, including biofilm, to determine periodontitis susceptibility. 
Based on the hypothesis that there may be differences in the tissue response of aggressive and chronic periodontitis, which are combined under the title of "periodontitis" according to the 2017 periodontal disease classification, and that there may be differences in gene expressions due to the genetic background even if clinical improvement is observed, the aim of our study is; to reveal the similarities and differences between these two diseases at the level of gene expression by comparing the transcriptomes of the tissue samples obtained in the active period of the disease and in the period of clinical improvement in patients with aggressive and chronic periodontitis. 
Among the microarray datasets that were diagnosed with periodontitis and studied on gingival tissue in the GEO database, using the keywords "Periodontitis", "Homo sapiens", "gingival tissue", the datasets were found among the results obtained by selecting the study type "expression profiling by sequence". Pairwise comparisons of sample groups in the GEO2R were performed for the four datasets GSE79705, GSE10334, GSE16134 and GSE23586 that met the inclusion criteria. Venn diagram was used to identify overlapping and non-shared genes within the identified DEGs. Differential gene expression (fold change), gene ontology (GO; biological process), pathway enrichment and protein-protein interaction network analyzes were performed. 
An increase in the expression of genes (NDUFA1, NDUFA11, NDUFA12, NDUFA13, NDUFA2, NDUFA3, NDUFA7, COX7A2, COA6, ROMO1) associated with mitochondrial activity, oxidative phosphorylation and ROS production was observed in healthy tissues with a history of aggressive periodontitis. In addition, in common with the active disease period; antigen processing and presentation, osteoclast differentiation, apoptosis, NK-mediated cytotoxicity-related genes (IL-6, TLR2, IFNAR1, TNFSF11, LY96, CD40, FCGR2A) increased expression, while decreased expression of epithelial differentiation, epithelial development, cell-cell signaling was observed. In healthy tissues with a history of chronic periodontitis, there was no increased response to inflammatory processes, but decreased expression of pathways related to antigen processing and presentation, regulation of leukocyte-mediated cytotoxicity, and systemic processes. 
The increase in the expression of inflammatory response-related genes in healthy tissues with a history of aggressive periodontitis, similar to the active disease period, revealed that although it is clinically healthy, it can no longer be considered healthy in terms of tissue response.
Keywords: aggressive periodontitis, chronic periodontitis, comparative transcriptome analysis