Mikrodizin kaynaklı genotip bilgisi kullanılarak kopya sayısı değişikliklerinde mozaiklik oranının saptanması
Determination of mosaicism ratio in copy number variations using microarray based genotype information
Yazar: HANDE MELİSA ACUN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ARDA ÇETİNKAYA
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyoenformatik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: Genotip = Genotype ; Mikrodizin = Microarray ; Mozaisizm = Mosaicism ; Programlama dilleri = Programming languages

Özet:
Kopya sayısı değişiklikleri (Copy Number Variation, CNV), genomik bölgelerin normal diploid (2 kopya) kopya sayısında bölgesel bir değişikliği temsil eden, uzunluğu >50 bp olan yapısal varyantlardır. Bu tanıma göre, tek hücre içerisindeki tüm lokuslar için kopya sayıları tam sayı olmak durumundadır; ancak farklı kopya sayılarına sahip alt popülasyonlardan oluşan bir hücre popülasyonu için, tüm hücre popülasyonu açısından bakıldığı zaman, tam sayı olmayan değerlerde kopya sayısı söz konusu olabilir. Bu türden CNV'lere mozaik CNV'ler (mCNV), mCNV'lerin oluşturduğu bu genetik duruma ise genetik mozaisizm denilmektedir. mCNV'lerle doğuştan ya da kanserde olduğu gibi hayatın ileriki dönemlerinde karşılaşılabilir. Özellikle kanser gibi hastalıklarda mCNV'lerin saptanması tanı ve tedavi takibinde kritik öneme sahip olduğundan, birçok araştırmacı ve ticari firma mCNV'lerin saptanmasına yönelik yöntemler geliştirmiştir. Bu yöntemler arasında SNP mikrodizin yöntemi, farklı boyutlarda mCNV'ler için genom boyu taramaya olanak tanıması sebebiyle günümüzde en sık kullanılan yöntemdir. Ancak mCNV'lerin lokalizasyonunun yanı sıra, hastalık seyri ve tedavisinin takibinde asıl kritik role sahip olan hücre popülasyonundaki bulunma oranlarına, yani mozaisizm fraksiyonuna (fm), yönelik yetkin ve spesifik çalışma sayısı çok azdır. Bu tezde, mCNV'lerin oranını (fm) SNP mikrodizin verisinden elde edilen BAF ve LRR verileriyle R programlama dilinde Kolmogorov-Smirnov (KS) testi ile hesaplayan, hesaplama için güven aralıklarını belirleyen Copy-fm olarak adlandırılan bir biyoinformatik araç geliştirilmiştir. Copy-fm'in güvenilirliğinin ve fonksiyonlarının test edilmesi, tarafımızca deneysel olarak oluşturulmuş mozaik delesyon örnekleri ve gerçek klinik verilerle birlikte kamuya açık verilerden değerlendirilmiştir. Ek olarak, Copy-fm'in bölgesel olarak fm hesaplamasının yanında, daha önce denenmemiş bir yaklaşım olan "fm-first" olarak adlandırdığımız genom boyu tarama algoritmasıyla, aracın fm sonucunu da vererek genom boyu mCNV saptama yeteneği gösterilmiştir.

Abstract:
Copy number variations (CNVs) are >50 bp structural chromosomal variants that represent a regional change in the normal diploid (2 copies) copy number (CN) of genomic loci. This definition dictates that all copy numbers in a single cell must be integers, however, for a cell population consisting of various subpopulations with different copy numbers, when the whole cell population is considered there may be non-integer copy numbers. CNVs that cause such copy numbers to have been defined as mosaic CNVs (mCNVs). mCNVs can be encountered at birth or later in life because of conditions such as cancer. Since the detection of mCNVs is critical in diagnosis and treatment monitoring, especially in cancer, many researchers and commercial companies have developed methods for the detection of mCNVs. Among these methods, the SNP microarray method is the most commonly available as it allows genome-wide screening for mCNVs of different sizes. However, despite the rapid development in methods for localization of mCNVs, the number of competent and specific studies for determination of cells with CNV in a population of cells, fraction of mosaicism (fm), is very limited. Within this thesis, a bioinformatics tool which was named Copy-fm has been developed in R programming language that utilizes BAF and LRR values obtained from SNP microarray data to calculate ratio for fm by Kolmogorov-Smirnov (KS) test. This allowed us to fulfil the much-neglected need for fm calculation which may be required in research and clinics. Testing of Copy-fm's reliability and functionality has been achieved by using experimentally-designed mosaic deletion samples along with publicly available and real clinical data. In addition, Copy-fm has been tested on two main microarray platforms, revealing the differences between microarray platforms. In addition, besides the regional fm calculation, Copy-fm's ability to detect genome-wide mCNVs has been demonstrated by an approach we named "fm-first" algorithm, which has never been tested before.