Nanopore sekanslama teknolojisi kullanılarak, kişi tanımlama kiti geliştirilmesi
Development of human identification kit using nanopore sequencing technology
Yazar: BİLÇAĞ AKGÜN
Danışman: PROF. DR. FERİŞTAH FERDA ÖZKINAY
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Adli Tıp = Forensic Medicine ; Genetik = Genetics
Dizin: Adli genetik = Forensic genetics ; DNA = DNA ; Dizi analizi = Sequence analysis ; Dizi analizi-DNA = Sequence analysis-DNA ; Genotip = Genotype ; Kimlik tespiti = Identity establishing ; Moleküler genetik = Molecular genetic ; Polimeraz zincirleme reaksiyonu = Polymerase chain reaction ; Polimorfizm-genetik = Polymorphism-genetic

Özet:
Amaç: İnsan Deoksiribo Nükleik Asidi (DNA) bilinen en stabil biyolojik materyallerden bir tanesi olup, kişiye özel bir çok tanımlama bölgesi içermektedir. Son yıllarda, DNA üzerindeki belirli Tek Nükleotid Polimorfizm'lerinin (Single Nucleotide Polymorphism-SNP) genotiplendirilmesi, özellikle kimliklendirme çalışmalarında giderek yaygınlaşan ve yüksek ayrım gücü sunan bir yöntemdir. Genotiplendirme işlemi, yeni nesil dizi analizi teknolojisindeki hızlı ilerlemeler sayesinde giderek pratikleşmiş olsa da bu cihazların birçoğunun uzun sürede sonuç vermesi ve büyük veri analizleri gerektirmesi, özellikle hızlı kimliklendirme gereken durumlarda büyük bir dezavantaj oluşturmaktadır. Bununla birlikte, 4. nesil olarak geçen Oxford Nanopore teknolojisini kullanan bir cihazın (Minion) uzun okumalar yapması, hızlı analiz ve küçük boyutları sayesinde sahada kullanıma imkan sağlaması, bu dezavantajları ortadan kaldırmıştır. Bu projede; Oxford Nanopore sekanslama platformuna uyum sağlayacak, teknolojik ve pratik SNP temelli bir kişi tanımlama prototipi geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Gereç ve yöntem: Ticari DNA kullanılarak, literatürde kişi tanımlama için sıklıkla kullanılan 52 SNP bölgesi multipleks Polimeraz Zincir Reaksiyonu (Polymerase Chain Reaction-PCR) metodu ile amplifiye edilmiştir. Bu amplikonlar Oxford Nanopore Minion cihazı ile sekanlanmıştır. Sekans verilerine göre özgün bir biyoinformatik iş akışı tasarlanmıştır.
Bulgular: Üç ticari DNA örneği üzerinden yapılan çalışmalarda Nanopore verilerinin 52 SNP bölgesinde de tam olarak doğru sonuç verdiği gözlenmiştir. Toplam süre 1 saatin altında tamamlanmıştır.
Sonuç: Bu tez sonucunda 52 adet SNP bölgesi Oxford Nanopore Minion cihazıyla başarılı bir şekilde sekanslanmıştır. Aynı zamanda SNP temelli kişi tanımlama için dünya üzerinde erişilmiş en hızlı süre elde edilmiştir.

Abstract:
Objective: Human DNA is one of the most stable biological materials known and contains a number of individual identification sites. In recent years, genotyping of certain SNP on DNA has become increasingly common, especially in identification studies, and offers high discrimination power. Although the genotyping process has become increasingly practical due to the rapid advances in next generation sequencing technology, many of these devices have long-lasting results and require large data analyzes, especially in cases where rapid identification is required. However, the Minion device, which is defined as the 4th generation sequence device, has a small size and enables rapid analysis, thus eliminating these disadvantages. In this thesis; it is aimed to develop a technological and practical SNP based human identification prototype that will adapt to the Oxford Nanopore sequencing platform.
Materials and methods: Using commercial DNA, 52 SNP regions frequently used for identification in the literature were amplified by multiplex PCR method. These amplicons were sequenced with the Oxford Nanopore Minion device. A unique bioinformatics workflow is designed based on sequence data.
Results: Nanopore data were found to be completely accurate in 52 SNP regions in three commercial DNA samples. Total time was completed under 1 hour.
Conclusion: As a result of this thesis, 52 SNP sites were sequenced successfully with Oxford Nanopore Minion device. At the same time, the fastest time has been achieved in the world for SNP based human identification.