Non-alkolik yağlı karaciğer hastalığı zemininde gelişenhepatoseluler karsinom ile viral hepatitler zemininde gelişenhepatoseluler karsinom arasındaki genetik molekülerfarklılıkların İn Silico yöntemi ile analizi
Analysis of genetic molecular differences between hepatocellular carcinoma developing in the basis of non-alcoholic fatty liver disease and hepatocellular carcinoma developing in the basis of viral hepatitis by In Silico method
Yazar: AYSU USUBBAYLI
Danışman: DOÇ. DR. NİLAY DANIŞ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Tıp Fakültesi / İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı / Gastroenteroloji Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2024
Konu: Gastroenteroloji = Gastroenterology

Özet:
Amaç - Biz bu çalışmada hepatoselüler karsinomun en yaygın risk faktörlerinden olan MASLD ve viral hepatitleri ele alarak spesifik risk faktörlerinin yarattığı farklı zeminlerden köken alan tümör dokularındaki farklılıkları İn Silico yöntemi ile inceleyerek bahsi geçen risk grupları için erken tanıda kullanılabilecek spesifik biyobelirteçlerin ve ileriye yönelik olası yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesini amaçladık.
Gereç ve yöntem –  2 mRNA veri kümesi (GSE107170, GSE102079) Gene Expression Omnibus (GEO) veri tabanından seçilmiştir. Veri profilinden alınan toplam örnek sayısı 269 olup, bu örneklerden 118 viral hepatit zemininde gelişen HCC doku örneği ve 151 MASH zemininde gelişen HCC doku örneği içermektedir. Diferansiyel olarak eksprese edilen genler (DEG' ler) R yazılımı 4.3.1 sürümü tarafından seçildi. Daha sonra gen ontolojisi (GO) analizi ve Kyoto Gen ve Genom Ansiklopedisi (KEGG) yol analizi ve Kanser Hallmark yolak analizleri yapılarak farklı anlamlı eksprese edilen yolaklar ve bu yolaklarda görev alan genler ayırt edildi.  
Bulgular - Öncelikle 2 mRNA ekspresyon veri kümesinin ham verileri R (4.3.1)  istatistiksel analiz programı aracılığı ile ilk basamakta verilerin indirilmesi işlemi yapıldı. Sonrasında ise verilerin okunması ve ekspresyon farkının tespiti yapıldı. 2 mRNA veri kümesi kesişimi sonucu toplam 127 yukarı-regüle DEG elde olundu. Log2FC ≥ 2 içeren genler MASH zeminli HCC grubunda ve Log2FC ≤ -2  içeren DEG ler ise Viral zeminli HCC grubunda  up- yukarı regüle olan DEG ler olarak tanımlandı. MASH zeminli HCC grubunda toplam up regule olan DEG sayısı 34, Viral hepatit zeminli HCC grubunda DEG sayısı 93 tespit edildi. Düzeltilmiş p değeri ise < 0.05 olarak hesaplanmıştır. Fonksiyonel gen zenginleştirme analizi sonuçlarıda ise KEGG ve Hallmark kanser yolakları analizlerinde HCC onkogenezinde bu anlamlı DEG lerin yer aldığı önemli pathway'ler tespit edildi. 
Sonuç - Bu çalışmada, biyoinformatik analizlerle MASH ve Viral hepatit kaynaklı hepatosellüler karsinom (HCC) için anlamlı diferansiyel olarak eksprese edilen genler (DEG) belirlenmiştir. MASH sekonder HCC'de RPL18A, ENO1, RHOA gibi genlerin kötü prognozla, PFN1, MSH6 gibi genlerin ise iyi prognozla ilişkili olduğu saptanmıştır. Ferroptoz mekanizmasının HCC tedavisinde anti-tümör potansiyeli vurgulanmış ve bu süreçte ENO1, ACTN4, LSR gibi genlerin rolü tartışılmıştır. Ayrıca, Sorafenib direnci ile ilişkili ACTN4, LSR ve Lenvatinib direnci ile bağlantılı ST6GAL1 gibi genler tedavi etkinliğini artıracak hasta bazlı yaklaşımların önemini ortaya koymuştur. SUZ12, CTNNA2 ve KDM5D gibi genler, farklı HCC alt gruplarında prognostik değere sahiptir. Çalışma, HCC'nin tanı ve tedavisinde yeni hedefler belirlenmesine rehberlik etme potansiyeli taşımakla birlikte bulguların doğrulanması için daha ileri moleküler ve klinik çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır.
Anahtar kelimeler – Viral hepatit (Hepatit B virüsü, Hepatit C virüsü, Hepatit D virüsü), hepatosteatoz, steatohepatit, MASH – non alkolik steatohepatit, MASLD – non alkolik yağlı karaciğer hastalığı, MAFLD – metabolik ilişkili yağlı karaciüer hastalığı, HCC – hepatocellular carcinoma, Biyoinformatik genler, GEO - Gen Ekspresyonu Omnibus,  DEG - Diferansiyel Eksprese Genler. KEGG, GO-BP

Abstract:
Objective - In this study, we aimed to investigate the differences in tumor tissues arising from diverse backgrounds shaped by specific risk factors, including MASLD and viral hepatitis, which are among the most common risk factors for hepatocellular carcinoma (HCC). Utilizing the In Silico method, we sought to identify specific biomarkers that could be used for early diagnosis in these risk groups and to develop potential new therapeutic approaches for the future. 
Materials and Methods -  Two mRNA datasets (GSE107170, GSE102079) were selected from the Gene Expression Omnibus (GEO) database. The total sample size obtained from the dataset comprised 269 samples, including 118 HCC tissue samples developed on the background of viral hepatitis and 151 HCC tissue samples developed on the background of MASH. Differentially expressed genes (DEGs) were identified using R software version 4.3.1. Subsequently, Gene Ontology (GO) analysis, Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway analysis, and Cancer Hallmark pathway analyses were performed to distinguish significantly expressed pathways and the genes involved in these pathways.
Results -  Initially, raw data from two mRNA expression datasets were downloaded using the R (4.3.1) statistical analysis software. Subsequently, the data were read, and differential expression was analyzed. The intersection of the two mRNA datasets yielded a total of 127 upregulated DEGs. Genes with Log2FC ≥ 2 were identified as upregulated DEGs in the MASH-based HCC group, while genes with Log2FC ≤ -2 were designated as upregulated DEGs in the Viral-based HCC group. The total number of upregulated DEGs in the MASH-based HCC group was determined to be 34, whereas 93 upregulated DEGs were identified in the Viral hepatitis-based HCC group. The adjusted p-value was calculated to be < 0.05.  The results of the functional gene enrichment analysis revealed significant pathways involving these DEGs in HCC oncogenesis, as identified in KEGG and Hallmark cancer pathway analyses.
Conclusion - This study utilized bioinformatic analyses to identify significant differentially expressed genes (DEGs) associated with hepatocellular carcinoma (HCC) secondary to non-alcoholic steatohepatitis (MASH) and viral hepatitis. Genes such as RPL18A, ENO1, and RHOA in MASH-related HCC were linked to poor prognosis, while PFN1 and MSH6 were associated with favorable outcomes. The study highlights the anti-tumor potential of ferroptosis, a unique mechanism of iron-dependent programmed cell death, in HCC treatment, emphasizing the roles of genes like ENO1, ACTN4, and LSR. Additionally, ACTN4 and LSR were implicated in Sorafenib resistance, while ST6GAL1 was associated with Lenvatinib resistance, underscoring the significance of patient-specific therapeutic approaches. Prognostic implications were further noted for genes such as SUZ12, CTNNA2, and KDM5D in various HCC subgroups. Overall, this study provides a framework for identifying novel diagnostic and therapeutic targets in HCC, although the findings require validation through comprehensive molecular and clinical investigations.
Keywords - Viral hepatitis (Hepatitis B virus, Hepatitis C virus, Hepatitis D virus), hepatosteatosis, steatohepatitis, MASH – metabolic-disfunction ilişkili steatohepatitis, MASLD – metabolic-disfunciyon ilişkili fatty liver disease, MAFLD – metabolic-associated fatty liver disease, HCC – hepatocellular carcinoma, bioinformatics genes, GEO – Gene Expression Omnibus, DEG – differentially expressed genes, KEGG, GO-BP.