Investigation of the activation status and the levels of nucleic acid sensors in peripheral blood mononuclear cells of patients with β-thalassemia major
Β- talasemi major hastaların periferik kan mononükleer hücrelerde aktivasyon durumlarının ve nükleik asit sensörlerinin seviyeleri incelenmesi
Yazar: MOHAMMAD HOURAN
Danışman: DOÇ. DR. AHMET EKEN
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı / Tıbbi Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology

Özet:
β-TALASEMİ MAJÖR HASTALARININ PERİFERİK KAN MONONÜKLEER HÜCRELERİNDE NÜKLEİK ASİT SENSÖRLERİNİN SEVİYELERİ VE AKTİVASYON DURUMLARININ İNCELENMESİ 
Mohammad HOURAN
Erciyes Üniversitesi Sağlık Bilimleri Enstitüsü
Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı
Yüksek Lisans Tezi, Ağustos 2024
Danışman: Doç. Dr. Ahmet EKEN
ÖZET
β-talasemi majör, otozomal resesif olarak kalıtılan bir hastalıktır ve esas olarak hemoglobin yapısının temel bileşenleri olan β-globin zincirlerinin eksikliği veya yokluğu ile karakterizedir. Bu durum, eritrositlerde hemoglobin α- ve β-zincirleri arasındaki dengeyi bozarak α-zincirlerinin birikimine yol açar ve hemolize neden olur. Bu hastalık, şiddetli anemi, kemik iliğinde eritroid hiperaktivite, etkisiz eritropoez, eritrosit ömrünün kısalması, yaşam boyu kan transfüzyonuna bağımlılık ve demir birikimi ile belirgindir. Demir birikimi, mitokondriyal disfonksiyon, reaktif oksijen türleri (ROS) oluşumu ve nükleik asitlerin sitoplazmaya salınmasına yol açar. Bu nükleik asitler, inflamasyonu tetikleyen siklik GMP-AMP (cGAMP) gibi hasarla ilişkili moleküler modeller (DAMP)'ler oluşturabilir. Şu ana kadar, DAMP'ler tarafından aktive edilen inflamatuar yollar, transfüzyon bağımlı pediatrik β-talasemi majör hastalarında ayrıntılı olarak incelenmemiştir.
Bu çalışmada, hastalar ferritin seviyelerine göre iki gruba ayrıldı: 2000 ng/mL'nin üzerinde ve altında olanlar. Her iki hasta grubundan ve sağlıklı gönüllülerden periferik kan örnekleri toplandı. Bu örneklerden periferik kan mononükleer hücreleri (PBMC'ler) izole edildi ve DAMP reseptör spesifik genlerinin ve bunlarla ilişkili transkripsiyon faktörlerinin relatif gen ekspresyonunu ölçmek için RT-qPZR yapıldı. Ayrıca, DAMP reseptör seviyeleri akış sitometrisi ile ölçüldü ve nükleik asit sensör yolları fosfo-akış sitometrisi ile incelendi. Serumda DAMP seviyeleri ELISA kullanılarak ölçüldü.
Bulgularımız, hücresel stres ve hasara yanıt olarak artan bir bağışıklık aktivasyonu durumunu ortaya koymakta ve bu durumun DAMP'lerin inflamasyonu tetikleyen kritik bir rol oynadığını, cGAS-STING yolu, AIM2 inflamazomu ve çeşitli TLR'lerin anlamlı derecede yukarı regüle edilmesiyle ilişkili olduğunu göstermektedir. Bu yukarı regülasyon, pro-inflamatuar sitokinlerin üretiminin artmasına yol açmaktadır. 
Bu çalışma, kronik inflamasyon kaynaklı bu komplikasyonların altında yatan moleküler mekanizmaları anlamak için bir temel sunmakta ve daha hassas ve hedefe yönelik tedavilerin geliştirilmesi için yol açmaktadır.
Anahtar Kelimeler: AIM2; ferritin; DAMP'ler; β-talasemi major; cGAS-STING; TLR.

Abstract:
INVESTIGATION OF THE ACTIVATION STATUS AND THE LEVELS OF NUCLEIC ACID SENSORS IN PERIPHERAL BLOOD MONONUCLEAR CELLS OF PATIENTS WITH Β-THALASSEMIA MAJOR 
Mohammad HOURAN
Erciyes University, Graduate School of Healthy Sciences 
Department of Medical Biology
M.Sc. Thesis, August 2024
Supervisior: Assoc. Prof. Ahmet EKEN
ABSTRACT
β-thalassemia major is an autosomal recessive inherited disorder primarily characterized by a deficiency or absence of β-globin chains that are essential components of hemoglobin (Hb) which disrupt the balance between hemoglobin's α- and β-chains in erythrocytes, leading to an accumulation of α-chains causing hemolysis. This condition is marked by severe anemia, erythroid hyperactivity in the bone marrow, ineffective erythropoiesis, reduced erythrocyte lifespan, lifelong dependence on blood transfusions, and iron overload. Iron overload leads to mitochondrial dysfunction, formation of reactive oxygen species (ROS), and release of nucleic acids into the cytoplasm. These nucleic acids can form damage-associated molecular patterns (DAMPs) such as cyclic GMP-AMP (cGAMP), which trigger inflammation. To date, the inflammatory pathways activated by DAMPs have not been thoroughly studied in transfusion-dependent pediatric patients with β-thalassemia major.
In this study, patients were categorized into two groups based on their ferritin levels: those with levels above and those with levels below 2000 ng/mL. Peripheral blood samples were collected from both patient groups and healthy volunteers. Peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) were isolated from these samples, and RT-qPCR was performed to measure the relative gene expression of DAMP receptor-specific genes and their associated transcription factors. Additionally, DAMP receptor levels were quantified using flow cytometry, and nucleic acid sensor pathways were examined using phospho-flow cytometry. Serum levels of DAMPs were quantified using ELISA.
Our findings reveal a heightened immune activation in response to cellular stress and damage, which is characterized by elevated levels of DAMPs that play a crucial role in driving inflammation, as evidenced by the significant upregulation of the cGAS-STING pathway, AIM2 inflamazom, and various TLRs. This upregulation leads to increased production of pro-inflammatory cytokines.
This study provides a foundation for understanding the molecular mechanisms underlying these complications due to chronic inflammation, paving the way for more precise and targeted therapies.
Keywords: AIM2; cGAS-STING; ferritin; DAMPs, β-thalassemia majör; TLR