Sporadik kolorektal kanser ile ilişkilendirilmiş aday genlerin incelenmesi
Investigation of candidate sporadic colorectal cancer related genes
Yazar: ÖZGE CUMAOĞULLARI
Danışman: PROF. DR. HİLAL ÖZDAĞ
Ankara Üniversitesi / Biyoteknoloji Enstitüsü / Temel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Kanser, sanayileşmenin artması ile dünya çapında önemli bir halk sağlığı problemi haline gelmiştir. Kolorektal kanser (KRK) Dünya ve Türkiye genelinde kanserler arasında 3. sırada bulunmaktadır. Sporadik kolorektal kanser,KRK vakalarının %75'ini oluşturmaktadır. Sporadik vakaların ortaya çıkışı her ne kadar kalıtım bağımsız bir süreç de olsa, bu vakaların genetik yapılarında onları KRK'e yatkın hale getiren ve muhtemelen birden çok sayıda genetik bileşen bulunmaktadır. Kompleks hastalıklara yatkınlığa neden olan genlerin ortaya çıkarılması genetik ilişkilendirme (asosiyasyon) çalışmaları ile mümkün olmaktadır. Bu çalışmalar geniş hasta-kontrol popülasyonlarda ve tüm genomun genomik belirteçlerle taranması yolu ile gerçekleştirilmekte ve genom boyu asosiyasyon çalışması (GWAS) adını almaktadır.
Bu tez çalışması ile bilebildiğimiz kadarı ile Türk popülasyonunda bugüne dek yürütülmüş ilk ve tek aile temelli GWAS'ın, 1016 sporadik KRK ve 948 kolonoskopi muayenesi yapılmış sağlıklı kontrol bireyden oluşan geniş bir popülasyondaki validasyonu,kompetitiv allel spesifik amplifikasyon (KASP) ile gerçekleştirilmiştir. Bu çerçevede 250K TNP arrayler ile 51 trioda yapılan aile temelli GWAS sonucunda belirlenen 75 aday tekli nükleotit polimorfizmi (TNP) ile Avrupa popülasyonunda gerçekleştirilenGWAS'larda kolorektal kanser ile ilişkilendirilmiş 7 TNPgeniş örneklem grubumuzda çalışılmıştır.Ayrıca kurucu etkisi olduğudüşünülen 3p22.3 lokalize olmuş (35565537-35941124_ GRCh37) 1 Mb'lık bölge 4 bireyde yeni nesil DNA dizi analizi ile araştırılmıştır.
75 TNP genotipleme verisi üzerinden hesaplanan Fiksasyon (Fst) indeksi rs688551, rs4792074 numaralı TNP'lerin bölgesel stratifikasyon gösterdiğini ortaya koymuştur. Bu nedenle bu iki TNP asosiyasyon analizlerinden çıkarılmıştır. Cochran-Armitage'in Ki kareli eğilim testi ile 75 TNP arasından p<0.05 1p32.2, 1q43, 4p15.2, 5q11.2, 3q25.32 lokalize olan sırasıyla rs635833, rs3007737, rs6826441, rs10067633, rs16829831 isimli 5 TNP'nin Türk toplumundahastalık yatkınlığına neden olabileceği gösterilmiştir.Ayrıca Avrupa toplumları ile ilişkilendirilmiş 7 TNP arasından 8q24'e lokalize olan rs6983267 değişim noktası hastalık ile ilişkilendirilmiştir. Yeni nesil DNA dizi analizi yapılan kurucu etkisi belirlendiği düşünülen 1Mb'lık bölgede hastalık ile ilişkili değişime rastlanmamıştır.
Geniş hasta-kontrol grubumuzda asosiyasyon analizi sonrasında Türk toplumunda p<0.05 bulunmuş toplamda 6 TNP'nin işaret ettiği genler literatür eşliğinde kanser veya KRK ile ilişkilendirilmiştir.Sonuç olarak bu tez çalışması ile Türk toplumunda KRK'e yatkınlık genlerinin ortaya çıkarılması amacı ile yürütülmüş olan ilk GWAS'ın birinci aşamasında belirlenen 75 aday TNP'nin validasyonu yapılmıştır.Bunun sonucunda 5 TNP'nin popülasyonumuz için KRK ile ilişkisi olduğu gösterilmiştir. Bu TNP'ler daha önce başka bir GWAS ile gösterilmemiştir. Toplumumuzun KRK'e olan yatkınlığının bütünüyle ortaya çıkarılması amacıyla Avrupa toplumlarında yürütülmüş olan GWAS'lardan seçilen 7 TNP'den ise yalnızca 1 tanesinin toplumumuzda KRK ile ilişkili olduğu belirlenmiştir. Bu önemli veri her toplumda olduğu gibi popülasyonumuzda kanser ve diğer kompleks hastalıkların yatkınlık profillerinin geniş GWAS ve validasyon aşamaları ile belirlenmesi gerektiğini ortaya koymuştur.

Abstract:
Due to the increasing industrialization, cancer has become a major global health issue. Colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer both in the world and in Turkey. Sporadic CRC constitutes 75% of all CRC cases. Although development of CRC in sporadic cases is independent of heredity, there are possibly multiple genetic components in their genetic make up that predispose them to CRC. Identification of the genes that create tendency towards complex diseases is possible with genetic association studies. These studies, namely the genome-wide association studies (GWAS), are conducted on large case-control populations by scanning the whole genome for presence of genomic markers.
To our knowledge, this dissertation study is the first and only family-based GWAS in Turkish population, in which a large study sample comprised of 1016 cases with sporadic CRC and 948 healthy controls with normal colonoscopic findings were examined with kompetitive allele-specific PCR (KASP) amplification. In this regard, our large study sample was scanned for 75 candidate single nucleotide polymorphisms (SNPs) that were identified by family-based GWASs conducted on 51 trio using 250K SNP arrays and for 7 SNPs that were associated with CRC by GWASs conducted on European population. Additionally, a 1 Mb region localized to 3p22.3(35565537-35941124_ GRCh37), which is though to have a founder effect, was analyzed in 4 individuals via next generation DNA sequencing.
Fixation (Fst) index calculated using 75 SNP genotyping data revealed that the SNPs rs688551 and rs4792074 displayed regional stratification. Therefore, these two SNPs were excluded from association analyses. Based on the results of Cochran-Armitage Chi-square test for trend, among the 75 SNPs examined in our study, 5 SNPs, namely rs635833, rs3007737, rs6826441, rs10067633 and rs16829831 that are localized to 1p32.2, 1q43, 4p15.2, 5q11.2 and 3q25.32, respectively, were found to create predisposition towards disease in the Turkish population (p<0.05). Additionally, among the 7 SNPs that have been previously associated with CRC in the European population, one SNP namely rs6983267 localized to 8q24 was found to be associated with disease in the studied population. We did not show any disease-related variation in the putative founder effect with 1 Mb region by next-generation DNA sequencing investigation.
According to the results of association analysis in our large Turkish case-control group, genes indicated by totally 6 SNP's were found to be associated with cancer or CRC. In conclusion, this dissertation study aimed to validate the 75 candidate SNPs that were determined in the first stage of the first GWAS that was conducted with the purpose of identification of the genes that predispose to CRC in the Turkish population. As a result, 5 of these SNPs were found to be associated with CRC in our population. These SNPs have not been demonstrated by any previous GWAS. Among the 7 SNPs selected from GWASs conducted on European populations, only 1 was found to be associated with CRC in our population. Our results indicate that large-scale GWAS and validation studies are necessary to determine the tendency profiles towards cancer and other complex diseases in different populations.