Kanserli ve sağlıklı kolon dokularının birbirinden ayırt edilmesi: Laser tabanlı yeni bir yöntem
Distinguishing the healthy colon tissue from cancerous colon tissue: Laser based in a new method
Yazar: YASEMİN GÜNDOĞDU
Danışman: PROF. DR. HAMDİ ŞÜKÜR KILIÇ
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Fizik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu doktora tez çalışmasının ana konusu kanserli ve sağlıklı kolon dokularının ayırt edilmesinin istatistiksel yaklaşımla ortaya konulmasıdır.  Bu amaca yönelik olarak femtosaniye (fs) laser kütle spektrometri (FLMS) yöntemi uygulanarak çalışmada Selçuk Üniversitesi Tıp Fakültesi Patoloji bölümünden alınan parafin içerisine gömülü kolon dokusu numuneleri kullanılmıştır. Doku üzerindeki numuneler ile çalışılmadan önce ilk olarak metodun geliştirilmesi için kimyasal numuneler tercih edilmiş ve bu kapsamda 4 (dört) adet izomeri olan butanol molekülü tercih edilerek izomerlerlerin özellikle C1HnOH+ , C2HnOH+ ve C3HnOH+ grubu iyonlarının temel bileşen olarak kullanılması ile izomerlerin birbirinden ayırt edilebileceği ortaya konulmuştur. FLMS metodunun biyolojik dokular üzerindeki etkinliğinin ve metodun daha ileri geliştirilmesi için kasaptan alınan sığır, kuzu ve kemik numuneleri üzerinde yöntemin etkinliği ve özellikle PCA metodunun başarısı açıkca ortaya konulmuştur.  Tüm bu gelişmeler doğrultusunda kolon dokusu numuneleri için geliştirilen FLMS metodu uygulandığında başarılı sonuçlar elde edildiği görülerek, kanserli ve sağlıklı kolon dokularının birbirinden ayırt edildiği görülmüştür.  Çalışma ile ilgili olarak kullanılan tüm ekipman ve elde edilen sonuçlar bu doktora tezi kapsamında detayları ile anlatılmaktadır.
Cerrahi müdahale süresince, kanserli doku ile normal doku arasında bulunan sınır bölgenin net bir şekilde henüz ayırt edilememesi nedeniyle cerrahi müdahale sonrasında kanserli dokunun bir kısmının organda kalması kaçınılmaz bir durum ortaya koyabilmektedir.  Eğer cerrah dokunun normal ya da kanserli olduğundan emin değilse, doku patolojiye test için gönderilmektedir, bu durum cerrahi müdahale sırasında oldukça sık gerçekleşmektedir.  Yapılan patolojik test 20-30 dk zaman almaktadır ve bu süre boyunca hasta anestezi sürecinde tutulmaktadır.  Buna ilave olarak, cerrahinin kozmetik başarısı veya fonksiyonelliği kanserli olmayan veya normal doku kesilmesi gereksiniminin az düzeyde olmasına bağlıdır.  Kanserli dokunun birçok kanser durumunda en önemli prognostik faktörlerden birisi olması nedeniyle oldukça önemlidir.  Buna ilave olarak, yumuşak doku tümörü veya kolon kanseri gibi durumlarda tekrar cerrahi müdahale ile kesit alma imkânsız bir durumdur, dolayısıyla ikincil tümör oluşumunu ortadan kaldıracak uygun ilave yöntemler gerekmektedir.
Bu çalışmanın ana konusu, cerrahi operasyon esnasında eşzamanlı diyagnoz gerçekleştirmek üzere yeni bir hızlı laser desorpsiyon kütle spektrometrik tekniğin temelini oluşturacak çalışmaların hızlı bir şekilde yapılabilmesi için ön çalışmaların tamamlanarak yeni bir adıma geçişin önününü açmak ve bu amaca yönelik veri tabanı ve çalışma ağı oluşturmaktır.  Buna yönelik olarak odaklanan laser demeti, detayları materyal ve metod kısmında verilen, numune haznesi içindeki yüksek vakum ortamındaki bir biyolojik doku üzerine doğrultulursa, biyolojik moleküllerden ibaret bir "numune bulutu" oluşur ve bu bulut bir pompa ile yüksek çözünürlüklü bir kütle spektrometresinin etkileşme bölgesine pompalanır.  Bütün biyolojik moleküllerin laser radyasyonuna maruz kalmaları durumunda çok benzer bir fragmentasyon desenine sahip olmalarına rağmen, temel kütle bileşenlerinin yoğunlukları farklı olarak ortaya çıkmaktadır.  Bu çalışmada, sağlıklı kolon dokusu ile kanserli kolon dokusu arasındaki farkı laser desorpsiyon kütle spektrometrisi (LDI-MS) tekniğini kullanarak ortaya koymak amaçlanmıştır ve önemli sonuçlar elde edilmiştir.  Dokunun analizi ve bu aşamaya gelinceye kadar elde edilen sonuçlar bu doktora tezinde ayrıntılı olarak verilmektedir.

Abstract:
The main theme of this thesis is to identify the cancerous and healthy colon tissue by statistical approach.  For this purpose, femtosecond laser mass spectroscopy (FLMS) method was applied to study the paraffin embedded colon tissue samples taken from the pathology department of Selcuk University Medical Faculty. Prior to studying the samples on the tissue, chemical specimens were preferred for the development of the method and 4 (four) isomeric butanol molecules were preferred in this context, suggesting that the isomers can be distinguished from each other by the use of isomers, especially the C1HnOH+ C2HnOH+and C3HnOH+ group ions as the main components. The efficiency of the FLMS method on biological tissues and the success of the method on meat and bone specimens taken especially for the further development of the method and especially the PCA method have been clearly demonstrated. When this method developed for the colon tissue samples in accordance with all these developments was applied, it was seen that the cancerous and healthy colon tissues were distinguished from each other by seeing successful results. All equipment and methods used in connection with the study are described in this thesis.
During surgery, surgeons have not yet clearly seen the border area between the cancerous and normal tissue, so it is inevitable that some part of the cancerous tissue remains in the body after surgical operations. If the surgeon is uncertain that the tissue is normal or cancerous, the tissue is sent for pathology testing, which is quite common during surgical operation. The pathologic test performed is 20-30 minutes and during this time the patient is being anesthetized. In addition, the cosmetic success or functionality of the surgeon depend on the low level of non-cancerous or normal tissue incision required. Cancerous tissue is very important because it is one of the most important prognostic factors in case of many cancers. In addition, in situations such as soft tissue tumors or colon cancers, it is impossible to cross-section with surgical intervention again, so additional methods are needed to remove secondary tumor formation.
The main theme of this work is to open up a new path to completion of preliminary studies so that studies can be done quickly, which will form the basis of a new rapid laser desorption mass spectrometric technique to perform simultaneous diagnosis during surgical operation. When the focused laser beam specimen is focused on a biological tissue in a high vacuum environment in the sample chamber provided in the material and method section, an "ion cloud" consisting of biological molecules is formed and this cloud is pumped to the interaction zone of a high resolution mass spectrometer with a pump. Although all biological molecules have a very similar fragmentation pattern when exposed to laser radiation, the intensities of the basic mass components are different. In this study, it was aimed to show the difference between healthy colon tissue and cancerous colon tissue by using laser desorption mass spectroscopy (LDI-MS) and significant results were obtained. The analysis of the tissue and the results obtained up to this stage are given in detail.