Yeni tanı ve relaps akut lenfoblastik lösemi hastalarının kemik iliği mezenkimal hücrelerinin mitokondriyal biyogenez özelliklerinin incelenmesi
Investigation of mitochondrial biogenesis characteristics of bone marrow mesenchymal cells of newlydiagnosed and relapsed acute lymphoblastic leukemia patients
Yazar: GAMZE GÜRSOY
Danışman: PROF. DR. NAMIK YAŞAR ÖZBEK
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Ankara Bilkent Şehir Hastanesi / Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Hematoloji = Hematology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology ; Çocuk Sağlığı ve Hastalıkları = Child Health and Diseases
Dizin: DNA-mitokondrial = DNA-mitochondrial ; Hematopoetik kök hücreler = Hematopoietic stem cells ; Lenfoblastik lösemi-akut =   ; Pluripotent kök hücreler = Pluripotent stem cells

Özet:
Akut lenfoblastik lösemi (ALL) çocukluk çağının en sık görülen maliynitesi olup, yeni ve gelişmiş tedavilere rağmen bazı hastalar, relapslar ve mevcut tedavilerin yan etkilerinden dolayı hayatlarını kaybetmektedirler. Hematopoetik kök hücre (HKH) kemik iliğine yerleşmiş myeloid, lenfoid seri gibi diğer alt hematopoetik hücre gruplarına farklılaşabilen, kendini yenileyebilen, sayıca oldukça az bir hücre grubudur. Kemik iliğinde hematopoetik kök hücreler dışında pek çok hücre bir araya gelerek kemik iliği nişini oluşturmaktadır. Bu hücreler arasında, mezenkimal kök hücreler (MKH) önemli bir yere sahiptir. Hematopoetik kök hücrenin izleyeceği farklılaşma, kendini yenileme veya sessiz formda kalma kararında nişin doğrudan veya iç ve dış faktörlerle dolaylı uyarısı önemli rol oynamaktadır. Daha önce pek çok çalışma niş ve HKH arasındaki bu denge ve lökomogenez basamaklarını incelemiş olup MKH'nin nişin dengesinde önemli rol oynadığı bilinmektedir, ancak hala bu etkileşimde pek çok bilinmeyen mevcuttur. Mitokondri enerji üretiminden sorumlu esas organel olup, hücrenin hayatta kalması ve ölümünde önemli rol oynamaktadır. 
Mitokondriyal biyogenez ve mitokondri metabolizmasının farklılaşma ve kanser patogenezinde rol oynadığı bilinmektedir. Yapılan çalışmalarda mezenkimal kök hücrelerin ve hematopoetik kök hücrelerin birbirleri ile mitokondri alışverişi yaptığı, bu transfer sonrası çoğu zaman HKH'lerin apopitoz ve kemoterapiye dirençli hale geldiği görülmüştür. Ancak kemik iliği nişindeki MKH'lerin özellikleri ve kanser etiyolojisindeki yeri hakkında bilgi kısıtlıdır. Bu çalışmada yeni tanı akut lenfoblastik lösemi ve relaps hastalarının, kemik iliğinden elde edilen MKH'lerin mitokondriyal biyogenez özellikleri ve klinik üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. 
Çalışmamızda ALL hastaları ve sağlıklı hematopoetik kök hücre donörlerinden kemik iliği aspirasyonu yapılmış ve mezenkimal kök hücreler izole edilerek çoğaltılmıştır. Mitokondriyal kalite kontrolüyle ilişkili fisyon, füsyon ve mitofajiden sorumlu genlerin ekspresyon miktarına, mitokondri morfolojisi ve hacmine ve mitokondriyal DNA miktarına bakılmıştır.  Çalışmamızda, mitokondriyal volüm, ALL tanılı hastalarda sağlıklı donörlere oranla istatiksel olarak anlamlı şekilde yüksek bulunmuştur. Hastalarda fisyon ilişkili genler, sağlıklılara göre daha yüksek eksprese edilmekte olduğu tespit edilmiştir. Sağlıklı gruptan farklı olarak, hasta MKH'lerin mitokondriyal kalite ile ilişkili özellikleri kendi aralarında uygunsuz korelasyon göstermektedir. Hastalarda artmış fisyon geni ekspresyonun santral sinir sistemi tutulumu ve kötü prognoz ile ilişkili olabileceği bulunmuştur. Sonuç olarak relaps ve yeni tanı ALL hastalarında nişteki mitokondriyal özelliklerin tespiti ve lökomogenez üzerindeki etkisi ilk kez pediatrik hasta grubunda çalışılmıştır.  Sağlıklı donörler ve ALL hastalarındaki mitokondriyal kalite mekanizmalarındaki farklılıklar, hastalık oluşumu ve relaps üzerinde etkili olabileceği görülmüş ve gelecekte mitokondri/blast etkileşimine yönelik araştırmaların gerekliliği ortaya konulmuştur.

Abstract:
Acute lymphoblastic leukemia (ALL) is the most common malignancy of childhood, and despite new and advanced therapies, some patients die due to relapses and side effects of the current treatments. Hematopoietic stem cells (HSCs) are a small, self-renewing group that reside in the bone marrow and can differentiate to other hematopoietic lineages. The bone marrow niche plays an important role in the decision of the hematopoietic stem cell to differentiate, self-renew, or remain in quiescent form with direct or indirect stimulations. Mesenchymal stem cells (MSCs) have an important role in the niche, affecting HSC's fate and leukemogenesis. Mitochondria is responsible for energy production and plays a vital role in cell survival and death. Mitochondrial biogenesis and mitochondrial metabolism are essential for differentiation and cancer pathogenesis. Studies have shown that MSCs and HSCs may exchange mitochondria with each other, and after this transfer, most of the time, HSCs become resistant to apoptosis and chemotherapy. However, there is limited information about the characteristics of MSCs in the bone marrow niche and their role in cancer etiology. In this study, we aimed to evaluate the mitochondrial biogenesis properties and clinical effects of mitochondrial biogenesis of bone marrow-derived MSCs in newly diagnosed and relapsed ALL patients. 
In our study, mesenchymal stem cells were isolated from bone marrow aspirations of ALL patients and healthy hematopoietic stem cell donors. Expression levels of each gene related to mitochondrial fission, fusion and mitophagy, mitochondrial morphology and volume, and mitochondrial DNA content were analyzed. In our study, MSC's mitochondrial volume was higher in ALL patients than in healthy donors. Fission-related genes were found to be more highly expressed in patients compared to healthy donors. Mitochondrial quality-related characteristics inappropriately correlated with each other in ALL patients MSC's. Increased fission gene expression in patients may be associated with central nervous system involvement and poor prognosis. In conclusion, detecting mitochondrial features in the niche and their effect on leukemogenesis in relapsed and newly diagnosed ALL patients was studied for the first time in a pediatric patient group. Differences in mitochondrial quality mechanisms in healthy donors and ALL patients may be effective in disease development and relapse, and the necessity of future studies on mitochondria/blast interaction has been demonstrated.