Sık görülen bakteriyel türlerin tanısını gerçekleştirmek üzere biyoinformatik analizlerin yapılması ve kütle spektroskopisine dayalı bir panelin geliştirilmesi
Development of diagnosis panel for common bacteria using bi̇oi̇nformatics tools and mass spectroscopy
Yazar: OSMAN MUTLUHAN UĞUREL
Danışman: PROF. DR. DİLEK TURGUT BALIK ; YRD. DOÇ. DR. OĞUZ ATA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Biyoinformatik = Bioinformatics ; Kütle spektrometri = Mass spectrometry

Özet:
Gıda güvenliği ve sürdürülebilir hayvancılık, artan dünya nüfusu ile birlikte günümüzde hızla önemini arttırmaktadır. Bu kavramları tehdit eden en önemli unsurlardan biri enfeksiyon hastalıklarıdır. Çiftlik hayvanlarında et ve süt üretiminde verim kaybına ve tedavi edilmediği takdirde ölümlere neden olarak önemli ekonomik kayıplara yol açan enfeksiyonlar, bazı durumlarda insanlarda da ciddi hastalıklara sebep olabilirler. Öngörülen belirtileri taşıyan bireylerden alınan numunelerde bu bakterilerin tespit edilmesi ve tanısının yapılması uygulanacak tedavi yönteminin belirlenmesinde kilit  önem taşımaktadır. Günümüzde patojenlerin tanısında kullanılan en yaygın yöntemler kültür, serolojik, biyokimyasal ve moleküler tanı yöntemleridir. Ucuz ve kolay olmasına karşın uzun sürede sonuç vermesi, tür düzeyinde tanıya imkan vermemesi ve düşük hassasiyetleri kültür tabanlı yöntemlerin ve serolojik yöntemlerin en büyük sınırlamasıdır. Moleküler tabanlı metotlar ise çoklu örneğe bir anda bakılmasını son derece sınırlamakta bu durum da iş yükünü ile beraber maliyeti de arttırmaktadır. Bu tez çalışmasında 26 farklı patojenin tanısını, çoklu örnekte ve yüksek doğrulukta gerçekleştirmeyi mümkün kılan bir panel geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla 26 patojene ait iki farklı gen bölgesinde bulunan ilk kez bu tez çalışmasında belirlenmiş olan 208 SNP (tek nükleotit polimorfizmi) tespit edilmiştir. Patojen olduğu bilinen türler için biyoinformatik araçlarla belirlenen türe özgü SNP'lerden 17 tanesi seçilerek, MALDI-TOF MS/iPLEX genotipleme sistemi ile test edilmesi sonucunda, sistemin uygulanabilirliği gösterilmiştir. Yapılan tez çalışması ile, istenildiği taktirde tür sayısının genişletilmesi veya panele dahil olan türlerin kullanıcı ihtiyacına göre seçilerek kullanımının sağlanması nedeniyle; kaynaktan bağımsız olarak, yüksek doğrulukta çoklu örnekte tanı yapabilen, kullanıcı kolaylığı sunan, bir panel tasarlanmıştır. Tasarlanan panelin, ticari kullanıma sunulmasından önce optimizasyon ve validasyon çalışmalarının yapılması, bu tez kapsamında çalışılan 26 mikroorganizmanın tek panelde ilk kez türe özgü tanısının gerçekleştirilmesine imkan sunarak, benzer mikroorganizmalarla yapılacak olan araştırmalara ışık tutacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Nowadays, food security and sustainable livestock are two of very important concepts with growing world population. Infections are one of threatening facts of these concepts. Infections can cause significant economic losses in livestock, leading to yield loss in dairy and meat production, even it may cause deaths if it is left untreated. Additionally these pathogens can infect humans and cause significant illness. In taken samples from patients who carries expected symptoms, detection and diagnosis of these bacteria has got key importance for determining the subsequent treatment. Nowadays, the most common methods for the diagnosis of this bacterium are culture, serological, biochemical and molecular methods. Although being cheap and easy, giving results in a long time, not allowing to species level diagnosis and low sensitivity are significant limitations of serological and culture-based methods. Molecular based methods also do not allow to analyze the multiple samples as a group and this situation increases the workloads. In this thesis, it is aimed that developing a panel for the diagnosis of 26 pathogens in multiple samples with high accuracy. For this purpose, 208 SNPs (single nucleotide polymorphisms) that designated first time in this thesis, have been identified from two gene region of 26 different pathogen. 17 of species-specific SNPs that have been determined by the bioinformatics of these pathogens have been chosen and analyzed by MALDI-TOF MS / iPLEX genotyping system and that shof the feasibility of system. In this thesis, a user friendly diagnostic have designed panel that have got features like; reducible or expandable number of target species as user needs, independent from source,  identify capable in multi sample with high accuracy. Species-specific diagnosis of these 26 microorganisms in single panel, performing optimization and validation studies,  before presenting to commercial use, species-specific diagnosis of these microorganisms and also shed light to the new researches with other microorganisms