Sporadik kolorektal kanserlerde epigenomik ve transkriptomik profilin entegrasyonu
Integration of epigenomics and transcriptomics profiles in colorectal cancer
Yazar: EDİBE ECE ABACI
Danışman: PROF. DR. HİLAL ÖZDAĞ
Ankara Üniversitesi / Biyoteknoloji Enstitüsü / Temel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Kolorektal kanser (KRK) yüksek ölüm oranına sahip, dünya genelinde en sık görülen üçüncü kanserdir. Moleküler patogenezi çok çalışılmış olmasına rağmen, multifaktöriyel bir hastalık olan KRK'de hala aydınlatılmamış birçok nokta bulunmaktadır. Sistem biyolojisi yaklaşımı, genomik, transkriptomik, epigenomik ve metabolomik dahil olmak üzere çeşitli omik verilerin bir araya getirilerek, multifaktöriyel hastalıkların mekanizmalarının aydınlatılmasına olanak sağlamaktadır. Bu çerçevede omik verilerin entegrasyonu KRK patogenezinin daha iyi anlaşılmasını sağlayan, teşhiş, prognoz ve tedavide kullanılabilecek yeni biyobelirteçlerin tanımlanması için kullanılan önemli bir yaklaşımdır.
Bu tez kapsamında sporadik KRK'ya yönelik epigenomik ve transkriptomik verilerin entegrasyonu ile, bu hastalık için kullanılabilecek biyobelirteçlerin tanımlanması amaçlanmıştır. Meta analiz yöntemi ile KRK'da bulunan global miRNA profilleri biraraya getirilerek analiz edilmiş ve böylece KRK'da ifadesi değişen miRNA'lar ve hedefledikleri genler tanımlanmıştır. Hedef genlerin tanımlanması aşamasında elde edilen miRNA profilleri ekibimizin önceki çalışmasında elde edilmiş olan 50 eşli KRK tümör-sağlıklı FFPE tümör örneklerinin transkriptom profili ile entegre edilmiştir. Ardından belirlenen genlerin ifade değişimleri qRT-PCR ile KRK tümör ve eşleştirilmiş sağlıklı FFPE dokulardan izole edilen RNA örnekleri üzerinden valide edilmiştir.
qRT-PCR analizleri sonucunda miRNA çalışmasından bağımsız olarak seçilen SPP1 geninin yüksek ifade seviyesi doğrulanmıştır. hsa-miR-1-3p'in tümör dokusundaki düşük seviyede ifadesinin yanısıra hsa-miR-145- 5p ve hsa-miR-1-3p tarafından regüle edildiği düşünülen COL5A1, FN1, CD44, CCND1, VEGFA genlerinin ifadesindeki artış valide edilmiştir. COL1A1 ve BCL2L1 genlerinin yüksek ifade seviyeleri valide edilmiştir ancak bu genleri regüle eden hsa-miR-133a-3p ifade değişimi ve önceki çalışmalarda valide edilen hsa-miR-182-5p'nin hedefi olan THBS1'in ifade değişimi qRT-PCR analizleri sonucunda anlamsız bulunmuştur. Hücre dışı matris yapısının oluşmasını sağlayan COL1A1 ve COL5A1 genlerinin yüksek ifade seviyelerinin KRK karsinogenezinde; FN1, CD44 genlerinin yüksek ifade seviyelerinin tümör gelişiminde; CCND1, VEGFA, BCL2L1 genlerinin ise apoptoz, proliferasyon gibi süreçlerde etkili olabileceği düşünülmüştür. Sonuç olarak bu genler KRK'da kullanılabilecek potansiyel biyobelirteçler olarak tanımlanmıştır.

Abstract:
Colorectal cancer (CRC) is the third most commonly occurring cancer worldwide with high mortality rates. Although its molecular pathogenesis has been extensively studied, there are still some unclear points in CRC, which is a multifactorial disease. The systems biology approach enables the elucidation of the mechanisms of multifactorial diseases by combining various omics technologies, including genomics, transcriptomics, epigenomics and metabolomics. In this context, the integration of omics data is an important approach that provides a better understanding of CRC pathogenesis and is instrumental to identify new biomarkers that can be used in diagnosis, prognosis and treatment.
Within the scope of the thesis, it is aimed to identify new biomarkers with the integration of epigenomic and transcriptomic profiles of sporadic CRC cases. Public global miRNA profiles of CRC were downloaded for meta-analysis and miRNAs whose expression was altered in CRC along with their in silico mRNA targets were identified. These differentially expressed miRNA gene list where then integrated with the previously obtained mRNA expression profile of 50 CRC paired tumour and normal FFPE tissue samples by our group. Then, the expression changes of the selected genes were validated by qRT-PCR studies with RNA samples isolated from CRC tumour and healthy matched FFPE tissues.
As a result of qRT-PCR analysis, high expression level of SPP1 gene, which was selected independently from miRNA study and low expression level of hsa-miR-1-3p in tumours and the increase in expression level of COL5A1, FN1, CD44, CCND1, VEGFA genes, which are thought to be regulated by hsa-miR-1-3p and hsa-miR-145-5p miRNAs, were validated. The high expression level of the COL1A1 and BCL2L1 genes was validated, but the change in expression of hsa-miR-133a-3p that regulates these genes was found insignificant. The change in expression of THBS1, the target of hsa-miR-182-5p which was validated in previous studies, was found insignificant. It was thought that high expression levels of COL1A1 and COL5A1 genes, which provide the formation of extracellular matrix structure, may be effective in CRC carcinogenesis, high expression levels of FN1, CD44 genes in tumor development, and high expression levels of CCND1, VEGFA, BCL2L1 genes in apoptosis and proliferation. As a result, these genes have been identified as potential biomarkers that can be used in CRC.