Kanser tümörlerinin erken tanı ve derecelendirmesinde kemometrik veri analiz yaklaşımına dayalı ATR-FTIR spektroskopi tekniklerinin analitik ve klinik yöntem olarak değerlendirilmesi
Evaluation of ATR-FTIR spectroscopy techniques based on chemometric data analysis approach in early diagnosis and rating of cancer tumors as analytical and clinical methods
Yazar: GÖNÜL AKİN GEYİK
Danışman: PROF. DR. İBRAHİM YILMAZ ; DOÇ. DR. FATMA NUR ARSLAN
Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Analitik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya = Chemistry
Dizin: Kemometri = Chemometrics ; Kolon = Colon ; Mide = Stomach ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Spektroskopi = Spectroscopy

Özet:
Sunulan tez çalışması ile; dünyada kanserden ölüm nedenleri arasında ilk sıralarda yer alan ve spesifik bulguların yetersizliği nedeniyle geç evrelerde tanı koyulabilen agresif mide ve kolon kanser tümörlerinin erken tanı ve derecelendirmesine yönelik, kemometrik veri analiz yaklaşımına dayalı ATR–FTIR spektroskopi yöntemlerin geliştirilmesi amaçlanmıştır. Tez kapsamında; mide ya da kolon kanserli ve sağlıklı birey gruplarına dair belirlenen özelliklerde ve sayılardaki biyolojik sıvı örneklerinin ve doku örneklerinin temini sağlanmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında; örneklere dair elde edilen infrared spektrumlarında bant alan, bant genişlik, bant frekans/dalga sayısı ve bant alan oranı değerlerinin incelenmesi ve biyobelirteç olarak kullanım potansiyellerinin belirlenmesi sağlanmıştır. Çalışmanın ikinci aşamasında ise; spektroskopi verilerinin, kemometrik analiz yöntemleri ile değerlendirilmesi ve farklı sınıflandırma modellemeleri (PCA, HCA, LDA ve SIMCA) ile örnekler arasında değişimlerin meydana geldiği spektral parametrelerin biyobelirteç olarak kullanılabilme potansiyellerinin belirlenmesi sağlanmıştır. Geliştirilen sınıflandırma modellemelerinin tümünde, mide ve kolon kanserli bireylere ait farklı türdeki sıvı ve doku örneklerinin, sağlıklı bireylere ait örneklerden sınıflandırılabilme kabiliyetlerinin oldukça yüksek olduğu, SIMCA modellemelerinde ise kanserli örneklerin kontrol grubu örneklerden 100% farklı bir grupta sınıflandırılabildiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak; sıvı ve doku örneklerinde mevcut lipit, protein, karbohidrat, nükleik asit, enzim gibi temel bileşenlerin moleküler düzeyde tespitine imkân veren ATR–FTIR spektroskopi yöntemi ile; kanser varlığında belirtilen temel bileşenlerdeki değişimlerin hiçbir etiketleme tekniği kullanmadan eş zamanlı olarak izlenebilme ve karakteristik değişimlerin meydana geldiği spektral parametrelerin biyobelirteç olarak kullanılabilme potansiyelleri ortaya koyulmuştur.

Abstract:
With the presented thesis; it is aimed to develop ATR–FTIR spectroscopy methods based on the chemometrics for early diagnosis and grading of aggressive gastric and colorectal cancer tumors that can be diagnosed in late stages due to the lack of specific findings. Within the scope of the thesis, the biological fluid and tissue samples from stomach or colon cancer and their healthy persons with the specified characteristics and numbers were provided. In the first stage of the study, the band area, band width, band frequency/wave number and band area ratio values in the infrared spectra obtained from the samples were examined and their potential for use as a biomarker was determined. In the second stage of the study, the evaluation of spectroscopy data with chemometric analysis methods and the determination of the potential to be used as a biomarker of spectral parameters, where changes occur between samples, were provided with different classification models (PCA, HCA, LDA and SIMCA). In all of the developed classification models, it has been determined that different types of fluid and tissue samples from individuals with gastric and colon cancer have a very high ability to be classified/differentiated from samples of healthy individuals, and in SIMCA models, cancerous samples could be classified in a 100% different group from the control group samples. As a result, with the ATR-FTIR spectroscopy method, which allows the determination of the basic components such as lipid, protein, carbohydrate, nucleic acid, enzyme present in liquid and tissue samples at the molecular level, the changes in the main components specified in the presence of cancer can be monitored simultaneously without using any labeling technique and characteristic changes occur and the potential of using spectral parameters as biomarkers has been demonstrated.