Kolorektal kanser oluşum mekanizmalarında ve karaciğer metastazı oluşumunda rol oynayan genlerin araştırılması
Investigation of genes in colorectal cancer formation mechanisms and liver metastasis
Yazar: DUYGU ALTINOK DİNDAR
Danışman: DOÇ. DR. EMEL ERGÜL
Kocaeli Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Eksonlar = Exons ; Karaciğer hastalıkları = Liver diseases ; Karaciğer neoplazmları = Liver neoplasms ; Kolorektal neoplazmlar = Colorectal neoplasms ; Neoplazm metastazları = Neoplasm metastasis ; Neoplazmlar = Neoplasms

Özet:
Amaç: Amacımız kolorektal kanser primer tümör, tümör mikroçevresi ve metastaz dokularının  ayrıntılı genomik özelliklerini tüm ekzom dizileme verisi yoluyla araştırmaktır. Farklı patolojik dokulardaki tüm ekzom dizileme verisi ile hastalığın karsinogenez ve metastaz mekanizmalarında yer alan genomik değişikliklerin anlaşılması hedeflenmiştir.  
     Yöntem: Aydınlatılmış Onamları alınan kemo/radyo terapi almamış kaaraciğer metastazlı beş farklı kolon kanseri hastasından senkron yapılan kolorektal kanser ve  karaciğer metastazektomi ameliyat spesimenlerinden eş zamanlı patolog eşliğinde alınan normal kolon, primer tümör, tümör mikroçevresi ve metastazını içeren 21 doku örneğine yeni nesil dizileme yöntemi ile tüm ekzom analizi yapıldı ve doğal genomik yapı veri seti oluşturuldu. (hastalardan birinde ayrıca bir polip dokusu da mevcuttu.) Dokuların  DNA izolasyonları yapıldı ve DNA örnekleri Illumina Hi-Seq yeni nesil dizileme makinesinde dizilendi. Kalite kontrol testleri, 60x ortalama kapsama alanını yüksek kalitede okudu. Oluşturulan FASTQ dosyaları çoklu haritalama ve değişken keşif algoritmalarıyla işlendi ve sonuçlar karşılaştırıldı.
     Bulgular:  Beş hastadan ikisinde biyopsiden altı ay sonra tümör nüksü vardı. Veri setimizde, TP53, APC, KRAS vb. kolorektal kanser için bilinen sürücü mutasyonlarını gözlemlemenin yanı sıra FAM25C, ZNF704, EEF1A1, MUC2, RGPD4 ve APOBR gibi olası yeni sürücü varyantlar belirlendi. Ayrıca  Tümör Mutasyon Yükü (TMB) ve Mikrosatellit İnstabilite (MSI) analizleri yapıldı. Bir hastada yüksek TMB değeri izlendi. Tümör evrimini anlayabilmek adına  her hasta için filogenetik ağaçlar yapıldı. Ortak eksonik değişkenler açısından benzerlikler küçük olmasına rağmen, tüm örneklerde metastaz ile mikroçevre arasında primer tümörden daha fazla benzerliğe rastlandı
    Sonuç:  Araştırmamız primer tümör ve metastazın  mikroçevrede meydana gelen varyasyonlardan  kaynaklanabileceğini gösteren bulguları desteklemektedir. Sonuçların örneklemi büyük dizileme çalışmaları ile birlikte kullanılmasının, Türkiye'de ve dünyada daha iyi tedavi stratejileri belirlemek üzere kolorektal kanser topluluğunun bu ölümcül hastalığı daha iyi anlamasına yardımcı olacağına inanıyoruz. 
Anahtar sözcükler: Kolorektal kanser, ekzom, metastaz, tümör mikroçevresi

Abstract:
Objective: The aim of the study was to investigate the detailed genomic properties of colorectal cancer by sequencing primary tumor, tumor microenvironment and metastasis tissues using next generation sequencing method in order to understand the role of genomic changes in the mechanism of carcinogenesis and metastasis in different pathological tissues of colon cancer patients
     Method: The study group consists of 5 metastatic colon cancer patients which did not undergo chemo/radio therapy. The informed consent was signed by all patients. The tissues were taken from normal colon, primary tumor, tumor microenvironment and metastatic part in the liver of patients under pathologist assistance. The DNA was isolated from 21 tissue samples including polyp tissue from one of the patients by conventional DNA isolation methods. The whole exome analysis was performed using next generation method on Illumina Hi-seq platform.   Quality control tests read 60x average coverage at high quality. The generated FASTQ files were processed with multiple mapping and variable discovery algorithms and the results were compared.
     Results: Two of five patients had tumor recurrence six months after biopsy. In our data set, in addition to observing known driver mutations such as TP53, APC, KRAS etc for colorectal cancer, possible novel driver variants  as FAM25C, ZNF704, EEF1A1, MUC2, RGPD4 and APOBR were identified. In addition, Tumor Mutation Load (TMB) and Microsatellite Instability (MSI) analyzes were performed. One patient had high TMB. Phylogenetic trees were constructed for each patient in order to evaluate the tumor status. Although similarities in terms of common exonic variables were small, more similarities were found between metastasis and microenvironment than primary tumor in all samples.
     Conclusions. Our study supports the idea that primary tumor and metastasis may be caused by variations in microenvironment. The data of our study may help to find new treatment strategies for metastatic colon cancer in Turkey as well as worldwide.
Key Words: Colorectal cancer, exon, metastasis, tumor microenvironment