Gastrointestinal sistem tümörlerinde otofaji ile ilişkili gen dizilerinin incelenmesi
Sequencing analysis of autophagy related genes in gastrointestinal system tumours
Yazar: TUĞBA MEHMETOĞLU GÜRBÜZ
Danışman: PROF. DR. ŞAKİR ÜMİT ZEYBEK
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Genetik = Genetics ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine ; Radyoloji ve Nükleer Tıp = Radiology and Nuclear Medicine
Dizin: Dizi analizi = Sequence analysis ; Dizi analizi-DNA = Sequence analysis-DNA ; Gastrointestinal hastalıklar = Gastrointestinal diseases ; Gastrointestinal neoplazmlar = Gastrointestinal neoplasms ; Gastrointestinal neoplazmlar = Gastrointestinal neoplasms ; Gastrointestinal sistem = Gastrointestinal system ; Genom bilimi = Genomics ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Otofaji = Autophagy ; Radyoterapi = Radiotherapy

Özet:
Türkiye İstatistik Kurumu 2014 verileri Türkiye'de 2. ölüm nedeni erkeklerde %24,8 kadınlarda %16 oranında kanser varlığı göstermiştir. Otofaji, hücre içerisinde uzun ömürlü protein ve hasar görmüş organellerin, lizozom tarafından uzaklaştırılmasında görevli fizyolojik yolaktır. Otofajide görev alan ATG olarak adlandırılan genlerde oluşan mutasyonların çeşitli kanser ve hastalıkların oluşmasına etkisi olduğu gösterilmiştir. Kanser tedavisinde sıklıkla uygulanan tedavi yöntemi olan radyoterapinin (RT) uygulama sonrası genetik dizi değişikliklerine ve yan etkilere neden olduğu bulunmuştur. Bu epidemiyolojik ve moleküler bilgiler ışığında, bu çalışmada gastrointestinal sistem tümörü (Özefagus, Mide, Rektum) olan ve neoadjuvan RT uygulanan hastalarda, ATG5, ATG12 ve ATG9B genlerinde oluşan ekzon farklılıkları dizi analizi yöntemiyle incelenmiştir. ATG5 ve ATG12 geni için hastaların RT öncesi (RTÖ) ve RT ortası - RT bitiminde (RTS) genomları karşılaştırılmış ve hiçbir fark bulunamamıştır. ATG9B geni incelendiğinde, 4 hastada (%17,4) tüm evrelerde frameshift mutasyon (FS) oluşurken, 2 hastada (%8,7) RTÖ'de ATG9B geninde 8G tekrar içeren bölgede GGG (valin) delesyonu oluşmuş ancak RTS'de bu durum gözlenmemiştir. Bu mutasyonun DNA tamir enzimleri tarafından giderildiği düşünülmüştür. FS görülen hastalarda aminoasit kaybı protein karakterini pozitif non-polardan negatif polara dönüştürürken erken stop kodonu oluşarak 183 aminoasit içeren proteini 146'ya indirerek 37 aminoasit kaybına yol açar. Hastalar RTÖ ve RTS olarak gruplandırıldıklarında, RTÖ CA 19-9 değerleri, ATG9B mutasyon (ATG9BMut) olmuş hastalarda RTÖ'de ATG9B wild-tipi (ATG9BWT) taşıyan hastalara kıyasla yaklaşık 2 kat yüksektir. CEA bakımından RTÖ ve RTS ATG9BWT ayrışması anlamlıdır (Mann-Whitney, p=0,0175).  RTS CA19-9'un ATG9BMut ve ATG9BWT olan hastalarda ayrışması anlamlıdır (t-test, p=0,0245). Hastalar FS ve 3G delesyonu olarak gruplandırıldığında, RTÖ'de 3G delesyonu RTS'de ATG9BWT hastaların CA19-9 değerleri anlamlı düşüş gösterirken (t-test, p=0,0165), ATG9B-FS mutasyon hastaların RTS CA19-9 değerleri yükseliş göstermiştir. İncelenen genler kıyas edildiğinde, tandem G mononükleotit tekrarlarının hotspot bölgeler olduğu bulunmuştur. ATG9BMut olan hastalara klinik olarak RT önermemek daha uygun olabilir.

Anahtar kelimeler: GIS neoplazmlar, Otofaji, Radyoterapi, Dizileme,
Radyogenomik

Abstract:
According to data retrieved from Turkish Statistics Institute (TUIK), the second major mortality cause in Turkey is cancer with the rate of 24.8% in men and 16% in women. Autophagy is one of the physiologic cell pathway that is continuously recycling old proteins and renewing damaged organelles by using lysosome. Genes responsible for autophagy pathway is called Autophagy Related Genes (ATG) family and some studies show that; mutations occurring in ATG family genes evoke to various cancer and some pathologic conditions. Radiotheraphy (RT) which is commonly preferred treatment option for cancer patients shows a strong correlation between genetic variation in genome of patients and serious side effects. This epidemiological and molecular information diverted us to conduct exon mutation analysis for ATG5, ATG12 and ATG9B genes of patients who diagnosed with gastrointestinal tumors (esophagus, stomach or rectum) after treatment with neoadjuvant RT. There is no exon variations detected for ATG5 and ATG12 genes before RT and middle-after radiothreaphy (after RT). However for ATG9B gene, exon variation analysis of 4 patients (17.4%)  resulted frameshift mutation for before RT and after RT. Exon variation analysis of 2 (8.7%) patients resulted GGG deletion in 8G mononucleotide tandem repeat region but that mutation was eliminated after RT. One can speculate that, this mutation was removed by DNA repair enzymes. FS mutation results in truncated protein (146 aa) which is 37 aa less than WT (183 aa) homolog due to formation of nonsense codon in genetic code. Protein characteristic changed from positive non-polar to negative polar. When patiens assigned to groups as before RT and after RT, CA19-9 levels in ATG9BMut patients is two times more compared to ATG9BWT patients. Differentiation between CEA serum levels in before RT and after RT of ATG9BWT patients is significant (Mann-Whitney, p=0,0175). Differentiation between CA19-9 levels in after RT of ATG9BMut and ATG9BWT patients is significant (t-test, p=0,0245). When patients assigned to groups as FS and deletion mutation; 3G deletion carriers at before RT responded better to RT by resulting decline in CA19-9 levels (t-test, p=0,0165) whereas FS mutation carriers showed rise in CA19-9 levels after RT. When ATG genes are compared, monoguanine repeat regions are most likely to be hotspot for mutations. It may clinically be advised that, patients who carry ATG9BMut allel are not suitable candidate for ameliorating cancer with RT.


Key Words: GIS neoplasm, Autophagy, Radiotherapy, Sequencing,
Radiogenomics