GBP2 ve GBP5 gen ekspresyon düzeylerinin COVID 19 prognozuna etkisi
Effect of GBP2 and GBP5 gene expression levels on COVID 19 prognosis
Yazar: ABDULLAH YÜCEL BABA
Danışman: PROF. DR. BAHADIR FEYZİOĞLU
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı /  Tıbbi Mikrobiyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Çin'in Wuhan eyaletinde Aralık 2019'da başlayan ilk salgından bu yana, yeni koronavirüs hastalığı (COVID-19) hızla diğer birçok bölgeye yayıldı ve küresel bir sağlık tehdidi haline geldi. COVID-19 patogenezi henüz tam olarak aydınlatılamamış olmakla birlikte ortaya çıkan patolojik cevaplarda immün sistemin rolü her geçen gün daha iyi anlaşılmaktadır. 
İmmun sistemin konak hücre savunmasında etkili olan ve virüslere karşı birincil ve güçlü basamağını doğal bağışıklık oluşturmaktadır. SARS-CoV-2 gibi zoonotik virüslerin bulaşma sonrası başarılı bir replikasyon süreci geçirebilmesi için konağa hızlı bir şekilde uyum sağlaması ve konağın doğuştan gelen bağışıklık savunmalarından kaçınması gerekir.
Genelde insan hücrelerinin bir virüs tarafından enfekte olmasını takiben, etki edecekleri hücreye bağlanmada aynı reseptörü kullanan tip-1 ve tip-2 interferon sentezi gerçekleşir. Bu interferonlar özgül reseptörlerine bağlandıkları hücrede antiviral bir ortam meydana getirir. SARS-CoV-2 ve diğer viral patojenlerle enfeksiyon sırasında doğuştan gelen bağışıklık, elemanı olan yüzlerce IFN ile uyarılan genleri (ISG'ler) yukarı regüle eder ve IFN'lerin üretimini tetikler. Bu genlerin ürünleri çok sayıda efektör fonksiyon uygular ve esas olarak viral replikasyon döngüsünün her adımını hedefleyebilir. Bu ISG'ler arasında guanilat bağlayıcı proteinler (GBP) vardır. GBP, tip-1 ve tip-2 interferon ile uyarılan genler (ISG'ler) ve hücre içi antiviral kısıtlama faktörleri olarak hareket edebilen guanozin trifosfatazların (GTPazlar) bir alt ailesidir.
İnsan genomu, bu protein ailesinin (GBP1–7) yedi üyesini kodlar. GBP'ler interferon tip 1 ve 2 tarafından ve SARS-CoV-2 enfeksiyonu sırasında düzenlenir. Dolayısıyla GBP proteinleri, replikasyon sırasında enfeksiyöz virüs üretimini sınırlamak için hareket edebilen antiviral doğuştan gelen bağışıklık tepkisinin önemli bir efektörünü içerir.
SARS-CoV-2, doğuştan gelen bağışıklık algılamayı aktive eder ve insan solunum yolu epitel hücrelerinde GBP2 ve 5 dahil olmak üzere kanonik ISG'leri yukarı regüle eden bir interferon tepkisini indükler. GBP2 ve 5, SARS-CoV-2 enfeksiyonu sırasında furin aracılı işlemeye güçlü bir şekilde müdahale eder ve virüs enfeksiyonunu inhibe eder.
GBP'ler son zamanlarda enfeksiyon, iltihaplanma ve neoplastik hastalıklara karşı merkezi bağışıklık düzenleyicileri olarak ortaya çıkmıştır. Çok sayıda konak hücre tipi içinde, bu IFN ile indüklenen GTPazlar, çok çeşitli mikrobiyal patojenlere karşı farklı konak savunma faaliyetleri yürüten büyük nanomakineler halinde birleşir. Bu GTPazların temel biyolojisinin daha iyi anlaşılması, bu nedenle geniş bir önemli insan hastalıkları yelpazesine yönelik klinik yaklaşımlara fayda sağlayabilir.
Bu çalışmada, COVID-19 klinik sınıfı hafif-orta-şiddetli-kritik olan hastalarda, Interferonla indüklenebilen kısıtlama faktörleri olan GBP2 ve 5'in gen ekspresyon düzeylerine bakılacaktır.
Çalışmamıza 18-80 yaş aralığında 200 COVID-19 tanısı alan hasta ile benzer yaş aralığında ve benzer ko-morbid hastalıklara sahip 50 kontrol COVID-19 olmayan hasta dahil edilecektir. COVID-19 tanılı hastaların klinik semptom ve bulguları oluşturulan standart kriterler baz alınarak hafif, orta, şiddetli ve kritik olarak sınıflandırılacak ve bu sınıflar arasında GBP2 ve GBP5 ekspresyon düzeyleri tanımlanarak birbirleri ve kontrol grubu ile kıyaslanacaktır. Hasta ve kontrol grubundan alınan numuneler Real-time PCR yöntemi ile çalışılarak elde edilen sonuçlar istatistiksel olarak karşılaştırılacaktır.
COVID-19 tanısı alan ve farklı klinik seyir gösteren hastaların GBP2 ve 5'in gen ekspresyon düzeylerindeki değişimin hastalığın prognozu arasındaki ilişki araştırılacaktır. Bu bağlam da çalışmamız ile GBP2 ve 5'in gen ekspresyon düzeylerindeki değişimin COVID-19'un seyrindeki potansiyel etkilerinin ortaya konmasının, hastalığın teşhisi ve terapötik stratejileri için yeni yöntemlerin geliştirilmesi gibi klinik yaklaşımlara yardımcı olabileceğini düşünüyoruz.

Abstract:
Since the first outbreak in China's Wuhan province that began in December 2019, the novel coronavirus disease (COVID-19) has rapidly spread to many other regions and has become a global health threat. Although the pathogenesis of COVID-19 has not yet been fully elucidated, the role of the immune system in the emerging pathological responses is better understood day by day. Natural immunity is the primary and powerful step of the immune system, which is effective in host cell defense and against viruses. In order for zoonotic viruses such as SARS-CoV-2 to undergo a successful replication process after infection, they must adapt quickly to the host and avoid the host's innate immune defenses.
Generally, after human cells are infected by a virus, type-1 and type-2 interferon synthesis occurs, which use the same receptor to bind to the cell they will affect. These interferons create an antiviral environment in the cell to which they bind to their specific receptors. During infection with SARS-CoV-2 and other viral pathogens, innate immunity upregulates hundreds of its element, IFN-stimulated genes (ISGs), and triggers the production of IFNs. The products of these genes exert multiple effector functions and can target essentially every step of the viral replication cycle. Among these ISGs are guanylate-binding proteins (GBP). GBP is a subfamily of guanosine triphosphatases (GTPases) that can act as type-1 and type-2 interferon-stimulated genes (ISGs) and intracellular antiviral restriction factors.
The human genome encodes seven members of this protein family (GBP1–7). GBPs are regulated by interferon types 1 and 2 and during SARS-CoV-2 infection. GBP proteins thus contain an important effector of the antiviral innate immune response that can act to limit infectious virus production during replication. SARS-CoV-2 activates innate immune sensing and induces an interferon response that upregulates canonical ISGs, including GBP2 and 5, in human airway epithelial cells. GBP2 and 5 potently interfere with furin-mediated processing and inhibit virus infection during SARS-CoV-2 infection.
GBPs have recently emerged as central immunomodulators against infection, inflammation and neoplastic diseases. Within multiple host cell types, these IFN-induced GTPases assemble into large nanomachines that perform different host defense activities against a wide variety of microbial pathogens. A better understanding of the basic biology of these GTPases could therefore benefit clinical approaches to a wide range of important human diseases.
In this study, the gene expression levels of GBP2 and 5, which are interferon-inducible restriction factors, will be examined in patients with COVID-19 clinical class mild-moderate-severe-critical. 200 patients diagnosed with COVID-19 in the 18-80 age range and 50 control non-COVID-19 patients in the same age range and with similar co-morbid diseases will be included in our study. The clinical symptoms and findings of patients with a diagnosis of COVID-19 will be classified as mild, moderate, severe and critical based on the established standard criteria, and GBP2 and GBP5 expression levels will be defined between these classes and compared with each other and with the control group. The samples taken from the patient and control groups will be studied with the Real-time PCR method and the results will be compared statistically.
The relationship between the change in gene expression levels of GBP2 and 5 in patients diagnosed with COVID-19 and showing different clinical course and the prognosis of the disease will be investigated. In this context, we think that revealing the potential effects of the change in gene expression levels of GBP2 and 5 on the course of COVID-19 may help clinical approaches such as the development of new methods for the diagnosis and therapeutic strategies of the disease.