Behçet sendromunda karşılaştırmalı genom boyu ifade analizi
Comparative whole genome transcriptome analysis in Behçet's syndrome
Yazar: ALİ KEMAL OĞUZ
Danışman: PROF. DR. MEHMET NEJAT AKAR
Ankara Üniversitesi / Biyoteknoloji Enstitüsü / Temel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Allerji ve İmmünoloji = Allergy and Immunology ; Genetik = Genetics ; Romatoloji = Rheumatology
Dizin: Behçet sendromu = Behcet syndrome

Özet:
Behçet sendromu (BS) kronik, multisistemik enflamatuvar bir sorundur ve Türkiye'yi de içerecek şekilde "İpek Yolu" boyunca sık belirlenmektedir. Önemli morbiditeleri ve yüksek mortalite hızı ile birlikte, BS'nin patogenezi, sınıflandırması ve rasyonel tedavi yaklaşımı ile ilgili halen cevaplanmamış sorular mevcuttur. Behçet sendromu'nun moleküler hastalık mekanizmalarını aydınlatmak ve muhtemel tedavi hedeflerini tanımlamak üzere, Türk BS olgularında mikrodizin temelli bir karşılaştırmalı genom boyu ifade analizi gerçekleştirdik. Bu amaçla, 29 BS olgusu (B) ve 15 yaş ve cinsiyet uyumlu kontrol bireyi (C) toplandı. Behçet sendromu olguları klinik özelliklerine göre mukokütan (M, n=8), oküler (O, n=5), vasküler (V, n=9) ve diğer (D, n=7) olarak gruplandırıldılar. GeneChip Human Genome U133 Plus 2.0 mikrodizinleri kullanılarak, BS olguları ile kontrollerin periferik kan örneklerinde gen ifadesi profillemesi gerçekleştirildi. Farklı ifadeye sahip gen (DEG) setlerinin ortaya konmasından sonra, gen ifade verisi, analiz/görüntüleme ve biyoinformatik zenginleşme analizi araçları kullanılarak ileri analizlere tabi tutuldular. Mikrodizin verisine ait geçerli kılma deneyleri, seçilmiş genler üzerinde kantitatif eş zamanlı PCR kullanılarak gerçekleştirildi. Sınıf karşılaştırması analizleri, p ve kat değişimi (FC) değerlerinin sırasıyla 0,05 ve 2,0 seçilmesiyle, şu DEG sayılarını verdiler; B x C: 28, M x C: 20, O x C: 8, V x C: 555, M x O: 6, M x V: 324, O x V: 142. Venn şeması analizi M x C  O x C  V x C kesişim kümesinde sadece iki geni, yani CLEC12A ve IFI27'yi ortaya koydu. Farklı ifadeye sahip gen setlerinde dikkat çeken diğer bir gen CLC olarak belirlendi. Kümeleme analizleri, farklı BS hastalık fenotiplerini başarıyla kümeledi. Gen ontolojisi terimleri zenginleşme analizleri, M grubunda doğal bağışıklık yanıtı ile ilgili biyolojik süreçleri gösterirken, O ve V gruplarında adaptif bağışıklık yanıtları belirgin olarak zenginleşme gösterdiler. Farklı hastalık fenotiplerine sahip BS olguları bir arada incelendiklerinde, özellikle moleküler düzeyde önemli bilgi kaybı oluşmaktadır. Behçet sendromu olgularının farklı hastalık fenotipleri farklı gen ifade profilleri sergilemektedir ve bu durum, M x V ve O x V karşılaştırmalarında çarpıcı olarak belirgin hale gelmektedir. Türk BS olgularında CLEC12A, IFI27 ve CLC genlerini ilgilendiren ifade değişiklikleri, hastalık patogenezinde rol oynuyor olarak görülmektedir. Genellikle BS hastalık yelpazesinin "hafif" ucunda yer aldığı düşünülen mukokütan BS, doğal bağışıklık yanıtı süreçlerinde zenginleşme göstermektedir. Bunun zıttı olarak, hastalık yelpazesinin "ağır" ucunda yerleşmiş olan oküler ve vasküler BS fenotipleri ise, adaptif bağışıklık yanıtı başlıklarına ait zenginleşme sergilemektedir. Bu bulgulara dayanarak, gelecek araştırmalar BS hastalık fenotiplerinin immünogenetik heterojenitesini dikkate almalıdır. İki antienflamatuvar gen, yani CLEC12A ve CLC, BS durumunda tedavi hedefi olarak değer taşıyabilir ve deney modeli geliştirilmesine yardımcı olabilir.

Abstract:
Behçet's syndrome (BS) is a chronic, multisystemic inflammatory condition prevalant across the "Silk Road" including Turkey. With its important morbidities and high mortality rates, BS has still unanswered questions regarding its pathogenesis, classification, and rational therapeutics. In order to elucidate the molecular disease mechanisms of BS and identify potential therapeutic targets, we performed a microarray based comparative genome-wide expression analysis in Turkish BS patients. For this purpose, 29 BS patients (B) and 15 age and sex matched control subjects (C) were recruited. Patients with BS were grouped according to their disease manifestations as mucocutaneous (M, n=8), ocular (O, n=5), vascular (V, n=9), and other (D, n=7). By using GeneChip Human Genome U133 Plus 2.0 arrays, gene expression profiling was performed on peripheral blood samples of the BS patients and the controls. Following the documentation of the differentially expressed gene (DEG) sets, the gene expression data was further analysed with analysis/visualization and bioinformatics enrichment tools. Validation of the microarray data on selected genes was performed using quantitative real-time PCR. When p and fold change (FC) values were chosen as 0.05 and 2.0 respectively, class comparison analyses yielded the following numbers of DEGs; B vs C: 28, M vs C: 20, O vs C: 8, V vs C: 555, M vs O: 6, M vs V: 324, O vs V: 142. Venn diagram analysis showed only two genes, namely CLEC12A and IFI27 in the intersection M vs C  O vs C  V vs C. Another noteworthy gene appeared as CLC in the DEG sets. Cluster analyses successfully clustered distinct clinical phenotypes of BS. The gene ontology term enrichment analyses documented innate immune response related biological processes in the M group, while adaptive immune responses were significantly enriched in the O and V groups. When BS patients with different clinical phenotypes are collectively analyzed, important data especially at the molecular level seems to be lost. Distinct clinical phenotypes of BS patients display distinct expression profiles and this is strikingly apparent with M vs V and O vs V comparisons. In Turkish patients with BS, expression differences regarding the genes CLEC12A, IFI27 and CLC seem to be operative in the disease pathogenesis. Mucocutaneous BS, which is generally regarded as located at the "mild" end of BS disease spectrum, demonstrates enrichment in innate immune response processes. On the contrary, ocular and vascular BS phenotypes which are located at the "severe" end of the disease spectrum show enrichment of adaptive immune response headings. Based on these findings, future research should take into consideration the immunogenetic heterogeneity of BS phenotypes. Two antiinflammatory genes, namely CLEC12A and CLC may prove valuable as therapeutic targets and help with the design of an experimental model in BS.