Siglek ligandlarının farklı tümör mikroçevrelerinde immün hücrelerle ilişkisinin biyoinformatik analizlerle belirlenmesi
Determination of the relationship of siglec ligands with immune cells in different tumor microenvironments by bioinformatic analysis
Yazar: MİRAY KUTUR
Danışman: DOÇ. DR. SAVAŞ İZZETOĞLU
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Alerji ve immünoloji = Allergy and immunology ; Biyobelirteçler-tümör = Biomarkers-tumor ; Biyoloji = Biology ; Glikobiyoloji = Glycobiology ; Siyalik asitler = Sialic acids ; İmmünoterapi = Immunotherapy

Özet:
Kanser, hücrelerin anormal şekilde büyümesi ve çoğalmasıdır.
Kontrolsüz büyüme gösteren bu hücreler, bulundukları dokulardan ayrılarak
lenf veya kan gibi vücut sıvıları ile başka dokulara göç edebilirler
(metastaz). Tümör hücrelerinin metastazı, immün sistem hücrelerinin tümör
hücrelerine verdiği bağışıklık tepkimeleri ve diğer birçok süreçte kanser
hücrelerinin yüzeyindeki glikozilasyon değişikliklerinin etkili olduğu
bilinmektedir. Kanser hücrelerinde en yaygın görülen glikozilasyon
değişiklikleri arasında, hücre zarı yüzeyinde anormal sialik asit artışı
bulunmaktadır. Hem glikoproteinlerde hem de glikolipidlerde bulunan
sialillenmiş glikanlar, tümör mikroçevresindeki birçok immün hücrenin
yüzeyinde eksprese edilen bir lektin ailesi olan Siglekler tarafından
tanınmaktadır. Yapılan çalışmalar göstermektedir ki, kanser hücrelerinin
yüzeyinde bulunan sialik asitlerin Siglekler ile etkileşimi immün
hücrelerinin fenotipini ve buna bağlı olarak tümör mikroçevresini
değiştirebilmekte, kanser hücrelerinin immün sistemden kaçmasına izin
verebilmektedir. Literatürde, tümörü infiltre eden lenfositler ile etkileşime
girerek, kan dolaşımından ayrılarak tümör mikroçevresine göç etmiş bu
lenfositlerin immün tepkimelerini inhibe edebildiğine dair çalışmalar
bulunmaktadır. Bu nedenle bu tez çalışmasında, tümör mikroçevresi ve
bağışıklık tepkimelerine etkisi bilinen Sigleklerin ligandlarının belirlenerek,
bu ligandların çeşitli kanser tiplerinde tümör infiltrasyonu ile
korelasyonunun bulunup bulunmadığının biyoinformatik araçlarla
belirlenmesi amaçlanmıştır.
vi
Çalışmada, literatür verilerinde kanser oluşumu ve ilerlemesi
süreçleriyle ilişkilendirilen Siglekler (Siglek-1, Siglek-2, Siglek-7, Siglek-
9, Siglek-10 ve Siglek-15) analizler için seçilmiştir. Siglekler için
ligandlarının belirlenmesi için ise çevrimiçi proteomik veri tabanı STRING
websitesi (https://string-db.org) kullanılmıştır. Kanser Genom Atlası'ndan
(TCGA) alınan ekspresyon verilerini kullanan GEPIA (http://gepia.cancerpku.
cn/) biyoinformatik websitesi ile bu ligandların çeşitli kanser
tiplerindeki ekspresyon seviyeleri belirlenmiştir. Analizde 9,736 primer
tümör doku ve 8,587 normal doku örneği ile çalışılmıştır. GEPIA'da
gerçekleştirilen analiz sonucunda ligandların ekspresyon seviyelerinin
normal dokuya kıyasla daha yüksek ekspresyon gösterdiği kanser tipleri için
sağkalım analizi gerçekleştirilmiştir. Sağkalım ve immün filtrasyon
korelasyonu analizi, TIMER websitesi (Tumor Immune Estimation
Resource) aracılığıyla gerçekleştirilmiştir.
Analizler sonucunda; MUC1, TYROBP, GRB2, SYK, LYN, BCR,
PTPN11, CD24 ve CD44 ligandlarının farklı kanser tiplerinde ve
mikroçevrelerinde yüksek ekspresyon göstermiş ve çeşitli tümör immün
infiltre edici hücrelerle yüksek korelasyon göstermiştir.
MUC1 PAAD hücrelerinde ve tümör mikroçevresinde yüksek
ekspresyonuna paralel olarak düşük sağkalım göstermiş ve tümör infiltre
edici immün hücrelerin infiltrasyonunun azaldığı görülmüştür. TYROBP
ligandı ise CHOL, LGG, SKCM kanser tiplerinde yüksek ekspresyona
paralel olarak düşük sağkalım göstermiştir ve tümör infiltre edici immün
hücrelerin infiltrasyonunun azaldığı görülmüştür. LYN ligandı, LGG ve
SKCM kanser hücrelerinde ve tümör mikroçevresinde yüksek
ekspresyonuna paralel olarak düşük sağkalım göstermiş ve tümör infiltre
edici immün hücrelerin infiltrasyonunun azaldığı görülmüştür. SYK
ligandının LGG kanser hücrelerinde ve tümör mikroçevresinde yüksek
ekspresyona paralel düşük sağkalım göstermiş ve tümör infiltre edici immün
hücrelerin infiltrasyonunun azaldığı görülmüştür. GRB2 ligandının yüksek
ekspresyonu LIHC ve TGCT kanser tiplerinde düşük bir sağkalım
göstererek tümör mikroçevresinden ziyade tümör hücrelerinde daha fazla
bulunduğu ve tümör infiltre edici immün hücrelerin infiltrasyonunun
azaldığı görülmüştür. BCR ligandının yüksek ekspresyonu, LGG ve PAAD
vii
kanser tiplerinde yüksek ekspresyona paralel olarak düşük sağkalım
göstermiştir ve tümör infiltre edici immün hücrelerin infiltrasyonunun
azaldığı görülmüştür. PTPN11 PAAD hücrelerinde ve tümör
mikroçevresinde yüksek ekspresyonuna paralel olarak düşük sağkalım
göstermiş ve tümör infiltre edici immün hücrelerin infiltrasyonunun da
azaldığı görülmüştür. MUC16 ligandının ekspresyonu, normal dokuya
kıyasla, CESC, LUAD, OV, PAAD ve UCEC kanser tiplerinde, diğer
kanser tiplerine göre daha belirgin bir yükseliş göstermiştir. CD52 BRCA,
CESC ve SKCM hücrelerinde ve tümör mikroçevresinde yüksek
ekspresyonuna paralel olarak düşük sağkalım göstermiş ve tümör infiltre
edici immün hücrelerin infiltrasyonunun da azaldığı görülmüştür. CD44
ise, GBM, LGG, PAAD ve THCA hücrelerinde ve tümör mikroçevresinde
yüksek ekspresyonuna paralel olarak düşük sağkalım göstermiş ve tümör
infiltre edici immün hücrelerin infiltrasyonunun da azaldığı görülmüştür.
Dolayısıyla bu Siglek ligandlarının kanser immünoterapisi için
biyobelirteç ve potansiyel terapötik hedef olabileceği düşünülebilir.

Abstract:
Cancer is the abnormal growth and proliferation of cells. These cells, which
show uncontrolled growth, can leave the tissues they are in and migrate (metastasis)
to other tissues with body fluids such as lymph or blood. It is known that
glycosylation changes on the surface of cancer cells are effective in metastasis of
tumor cells, immune reactions of immune system cells to tumor cells and in many
other processes. Among the most common glycosylation changes in cancer cells is
an abnormal increase in sialic acid on the cell membrane surface. Sialylated glycans
found in both glycoproteins and glycolipids are recognized by Sigleks, a family of
lectins that are expressed on the surface of many immune cells in the tumor
microenvironment. Previous studies show that the interaction of sialic acids on the
surface of cancer cells with Sigleks can change the phenotype of immune cells and
accordingly the tumor microenvironment, allowing cancer cells to escape from the
immune system. There are studies in the literature that these lymphocytes, which
have migrated to the tumor microenvironment by interacting with the lymphocytes
infiltrating the tumor, can inhibit immune reactions. Therefore, in this thesis, it was
aimed to determine the ligands of Sigleks, which are known to affect the tumor
microenvironment and immune reactions, and to determine whether these ligands
are correlated with tumor infiltration in various cancer types with bioinformatic
tools.
In the study, Sigleks (Siglek-1, Siglek-2, Siglek-7, Siglek-9, Siglek-10 and
Siglek-15), which are associated with cancer formation and progression processes
ix
in literature, were selected for analysis. The online proteomics database STRING
website (https://string-db.org) was used to identify ligands for Sigleks. The
expression levels of these ligands in various cancer types were determined by the
GEPIA (http://gepia.cancer-pku.cn/) bioinformatics website using expression data
from the Cancer Genome Atlas (TCGA). In the analysis, 1085 primary tumor tissue
and 291 normal tissue samples were studied. As a result of the analysis performed
in GEPIA, survival analysis was performed for cancer types in which the expression
levels of ligands were higher compared to normal tissue. Survival and tumor
infiltration correlation analysis was performed via the TIMER website (Tumor
Immune Estimation Resource).
As a result of the analysis; MUC1, TYROBP, GRB2, SYK, LYN, BCR,
PTPN11, CD24 and CD44 ligands showed high expression in different cancer types
and tumor microenvironments and showed high correlation with various tumor
immune infiltrating cells.
MUC1 showed low survival in parallel with its high expression in PAAD cells
and tumor microenvironment, and decreased infiltration of tumor infiltrating
immune cells. On the other hand, TYROBP ligand showed low survival in parallel
with its high expression in CHOL, LGG, SKCM cancer types, and decreased
infiltration of tumor infiltrating immune cells. LYN ligand showed low survival in
parallel with its high expression in LGG and SKCM cancer cells and tumor
microenvironment, and decreased infiltration of tumor infiltrating immune cells.
High expression of SYK ligand in LGG cancer cells and tumor microenvironment
showed low survival in parallel with decreased infiltration of tumor infiltrating
immune cells. GRB2 ligand showed high expresion with a low survival rate in
LIHC and TGCT cancer types, and it was found to be more abundant in tumor cells
than in the tumor microenvironment, and infiltration of tumor infiltrating immune
cells was found to be reduced. High expression of BCR ligand showed low survival
in parallel with high expression in LGG and PAAD cancer types, and decreased
infiltration of tumor infiltrating immune cells. PTPN11 showed low survival in
parallel with its high expression in PAAD cells and tumor microenvironment, and
decreased infiltration of tumor infiltrating immune cells. Expression of the MUC16
ligand was more markedly elevated in cancer types CESC, LUAD, OV, PAAD, and
UCEC compared to normal tissue, compared to other cancer types. CD52 showed
low survival in parallel with its high expression in BRCA, CESC and SKCM cells
and tumor microenvironment, and decreased infiltration of tumor infiltrating
immune cells. CD44, on the other hand, showed low survival in parallel with its
high expression in GBM, LGG, PAAD and THCA cells and tumor
microenvironment, and decreased infiltration of tumor infiltrating immune cells.
Therefore, these Siglek ligands can be considered as biomarkers and potential
therapeutic targets for cancer immunotherapy.