In vitro fertilizasyon sonrası tekrarlayan implantasyon başarısızlığı ile ilişkili endometriyal gen anlatımı analizi
Endometrial gene expression profiling of recurrent implantation failure after in vitro fertilization
Yazar: İREM GÜLFEM ALBAYRAK
Danışman: PROF. DR. TUBA GÜNEL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
Kadınların üreme sürecinde embriyo implantasyonu en önemli safhalardan biridir. İmplantasyon blastosistin, maternal endometriyal yüzeye tutunup önce maternal epitele, ardından plasentayı oluşturmak için maternal dolaşım sistemine bağlanması sürecini ifade eder. İmplantasyonun başarılı olması embriyo ve reseptif endometriyum arasındaki senkronize etkileşime bağlıdır. Bu etkileşim sadece belirli bir zaman aralığında gerçekleştiğinde implantasyon gerçekleşir. Menstrual döngünün 20-24. günlerini kapsayan bu zaman aralığı implantasyon penceresi olarak tanımlanmıştır.
Tekrarlayan implantasyon başarısızlığı (TİB) yüksek derecede kaliteli embriyoların implantasyonunun birkaç ardışık in vitro fertilizasyon (IVF) döngüsünden sonra başarısız olması olarak tanımlanmaktadır. İmplantasyon sürecini düzenleyen birçok gen bulunmaktadır. Bu genlerin anlatımındaki düzensizliklerin implantasyon başarısızlığına neden olabileceği düşünülmektedir. Maternal mRNA'lardaki anlatım değişimlerinin TİB dahil olmak üzere birçok hastalıkla ilişkisi olduğu gösterilmiştir.
Bu tez çalışmasının amacı, maternal endometriyal dokuda hedef genlere ait mRNA'ların miktarlarını ve bu mRNA'lara ait implantasyon süreci ile ilişkili olabilecek metabolik yolakları belirlemektir.
Araştırmada 34 sağlıklı fertil kontrolden ve 34 TİB hastasından, sekretuar fazda (menstrual döngünün 20-24. günleri arasında) endometriyal doku örnekleri elde edilmiştir. "Pathway and network-oriented GWAS analysis" (PANOGA) ve "Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes" (KEGG) yolak analizi sonucu implantasyon süreci ile ilişkili olabileceği belirlenen "Membrane Metalloendopeptidase" (MME), "WW and C2 Domain Containing 1" (WWC1) ve "Tenascin C" (TNC) genleri hedef genler olarak seçilmiştir. Kontrol grubu ve hasta grubundaki hedef genlere ait mRNA anlatım seviyeleri arasındaki farklılık damlacıklı dijital PZR (ddPZR) kullanılarak analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlar "Graphpad Prism 8.3.0" programı kullanılarak değerlendirilmiştir. Anlamlılık testleri parametrik olmayan "Mann Whitney Test", duyarlılık ve spesifiklik testleri ROC ("Receiver Operating Characteristics") analizi ile yapılmıştır.
ddPZR uygulamasından elde edilen veriler hasta grubunda  kontrol grubuna kıyasla MME gen anlatımının 4,9 kat arttığını (p < 0,05), WWC1 gen anlatımının 5,2 kat arttığını (p < 0,05) ve TNC gen anlatımının 9 kat azaldığını (p < 0,05) göstermiştir.
İmplantasyon sürecinde MME geninin yer aldığı renin anjiyotensin sistem yolağının anlatımında değişiklikler gözlenmektedir. MME gen anlatımının artması sonucu artan Anjiyotensin II gen anlatımının, trofoblast hücrelerinin invazyonunu kısıtlayarak implantasyon başarısızlığına neden olduğu düşünülebilir. 
Hippo sinyal yolağında yer alan WWC1 gen anlatımının artması transkripsiyonel bir kofaktör olan "Yes-associated protein 1" (YAP) anlatımını inhibe etmektedir. YAP proteini anlatımının inhibisyonu, endometriyal desidualizasyonun gerçekleşmemesine neden olarak implantasyon sürecininin başarısız olmasına neden olmuş olabilir. 
TNC geni fokal adezyon yolağında yer almakta ve bu yolak embriyonun endometriyuma tutunmasını kolaylaştırmak için endometriyal yüzeydeki hücre adezyonunu azaltmaktadır. İmplantasyon başarısızlığının nedeni, TNC geninin etkili olduğu fokal adezyon yolağının anlatımının azalması sonucu, hücreler arası bağlantıların implantasyona uygun hale gelememesi olabilir.
Hedef genlerin implantasyon süreci ile ilişkileri göz önüne alındığında, genlerin anlatımındaki değişikliklerin TİB'e neden olabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Embryo implantation is one of the most important stages of the female reproductive process. Synchronous interaction between a receptive endometrium and embryo is crucial for the success of implantation. In addition, implantation occurs only when this interaction takes place over a certain period of time. This time interval covering the 20-24 days of the regular menstrual cycle was named as window of implantation in the 1970s.
Recurrent implantation failure (RIF) is diagnosed when good-quality embryos repeatedly fail to implant after transfer in several in vitro fertilization (IVF) treatment cycles. There are many genes that regulate the implantation process. Differences in the expression of these genes can cause implantation failure. Expression differences in maternal mRNAs could be referring to so many diseases including RIF. 
The aim of this thesis study was to identify different expression levels of several mRNAs in the maternal endometrium tissue and determine their associated pathways.
In this study, the endometrial biopsy samples were collected in secretory phase (cycle day 20-24) from healthy fertile controls (n=34) and patients with RIF (n=34). After "Pathway and network-oriented GWAS analysis" (PANOGA) and KEGG pathway analysis "Membrane Metalloendopeptidase" (MME), "WW and C2 Domain Containing 1" (WWC1) and "Tenascin C" (TNC) genes were chosen as target genes by regarding to their possible relation with implantation process. Detection of differences in mRNA expression between control group and RIF patients was performed with droplet digital PCR (ddPCR) method. The obtained results were evaluated using "Graphpad Prism 8.3.0" software. Significance tests were performed using non-parametric "Mann Whitney Test". Sensitivity and specificity tests were performed using ROC ("Receiver Operating Characteristic") analysis.
The data obtained from ddPCR application showed that MME gene expression increased 4.9 times (p < 0.05), WWC1 gene expression increased 5.2 times (p < 0.05) and TNC gene expression decreased 9 times (p < 0.05)  in the patient group compared to the control group.
Changes are observed in the expression of the renin angiotensin system pathway in which the MME gene is involved in the implantation process. The increase in Angiotensin II gene expression, which is as a result of increased MME gene expression, can be thought to cause implantation failure by restricting the invasion of trophoblast cells.
Increasing WWC1 gene expression in the Hippo signaling pathway inhibits "Yes-associated protein 1" (YAP) expression, which is a transcriptional cofactor. Inhibition of YAP protein expression may have resulted in failure of the implantation process by causing the failure of endometrial decidualization.
The TNC gene is located in the focal adhesion pathway and this pathway reduces cell adhesion on the endometrial surface to facilitate the attachment of the embryo to the endometrium. The reason for implantation failure might be that the intercellular connections are not suitable for implantation as a result of decreased expression of the focal adhesion pathway in which the TNC gene is effective.
Considering the relations between the pathways of the target genes and the implantation process, changes in the expression of target genes might be a cause RIF.