Akciğer kanseri kök hücre sekretomlarının proteomik analizi
Proteomic analysis of lung cancer stem cell secretomes
Yazar: FATİH ÖMERLİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEÇİL YILMAZ
Erciyes Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Kök Hücre Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Akciğer kanseri, özellikle de küçük hücreli dışı akciğer kanseri (KHDAK), dünya genelinde en fazla ölüme neden olan kanser türlerinden biridir. Kanser kök hücreleri (KKH), tümör oluşumu ve metastaz süreçlerinde kritik bir rol oynayan, kök hücre benzeri bir tümör alt popülasyonudur. Bu hücrelerin, diğer tümör hücrelerinden farklı genetik ifadeler ve proteomik profillere sahip olduğu düşünülmektedir. Proteom, bir organizmada üretilen tüm proteinlerin toplamını ifade eder ve sabit değildir; hücreden hücreye farklılık gösterebilir ve zamanla değişir. Sekretom ise hücreler tarafından dış ortama salgılanan proteinlerin toplamıdır ve teşhis, tedavi ve biyobelirteç keşfi için önemli hedefler sunmaktadır. Bu durumda kanser kök hücreleri, diğer hücrelerden farklı genetik ifadeleri yani farklı proteomik ifadeleri olması beklenir. Sekretomlar, kanser tanı ve tedavi hedefleri ile biyobelirteç keşfi için önem taşımaktadır. Bu nedenle çalışmamızda küçük hücreli dışı akciğer kanseri olan A549 hücre hattından KKH'leri temsil eden CD133 ve pluripotent kök hücre belirteci olan CD326 ifade eden hücreler manyetik olarak aktive edilmiş hücre ayırma yöntemi ile izole edilmiştir.  İzole edilen hücrelerin ve parental A549 hücrelerinin sekretom proteinleri sıvı kromatografi-tandem kütle spektrometri (LC-MS/MS) yöntemiyle bottom-up proteomik kullanılarak analiz edilmiştir. Gruplara ait özgün proteinlerin gen ontolojisi zenginleştirme analizi ile işlevleri belirlenmiş, ayrıca GEPIA2 kullanılarak tespit ettiğimiz proteinlerin diğer kanser türlerindeki varlığı ve ifade oranlarının sağkalım üzerindeki etkisi incelenmiştir. Sonuç olarak, CD133 pozitif hücrelerin anjiyogenez, mezenkimal KKH farklılaşması ve hücre migrasyonu gibi işlevlere katkı sağladığı; CD326 pozitif hücrelerin ise epitelden mezenkimale geçiş, nöron farklılaşması ve plasenta morfogenezi gibi işlevleri ile pluripotent özellik gösterdiği belirlenmiştir. Ayrıca, bu hücrelerin metastazda rol oynayabileceği de tespit edilmiştir. Akciğer kanseri için SERPINE2 ve ADAM10, pluripotent KKH'ler için ise YWHAZ ve TRIM28 biyobelirteç adayları olarak belirlenmiştir. Çalışmamız, CD133 ve CD326 pozitif hücrelerin özgün sekretom proteinlerini detaylı bir şekilde analiz ederek, KKH'lerin biyolojik işlevlerini ve potansiyel biyobelirteçlerini belirlemeyi amaçlayan ilk çalışmalardan biridir. Bu çalışmanın sonuçları, akciğer kanserinde kök hücre alt popülasyonlarının sekretom proteinlerinin biyobelirteç keşfindeki potansiyelini ortaya koymaktadır. Ayrıca, elde edilen proteinler akciğer kanserinde erken tanı ve tedavi hedeflerinin geliştirilmesine yönelik gelecekteki araştırmalarda kullanılma potansiyeline de sahiptir.
Anahtar Kelimeler: Kanser Kök Hücresi; Küçük Hücreli Dışı Akciğer Kanseri; Proteomiks; Sekretom.

Abstract:
Lung cancer, particularly non-small cell lung cancer (NSCLC), is one of the leading causes of cancer deaths worldwide. Cancer stem cells (CSCs) are a stem cell-like tumor subpopulation that play a critical role in tumorigenesis and metastasis. These cells are thought to have genetic expressions and proteomic profiles that differ from other tumor cells. Proteome refers to the sum of all proteins produced in an organism and is not fixed; it can vary from cell to cell and changes over time. Secretome is the sum of proteins secreted by cells to the external environment and offers important targets for diagnosis, treatment and biomarker discovery. In this case, cancer stem cells are expected to have different genetic expressions, i.e. different proteomic expressions, than other cells. Secretomes are important for cancer diagnosis and treatment targets and biomarker discovery. Therefore, in our study, cells expressing CD133, representing CSCs, and CD326, a pluripotent stem cell marker, were isolated from the A549 non-small cell lung cancer cell line using the magnetically activated cell separation method. Secretome proteins of the isolated cells and parental A549 cells were analyzed using bottom-up proteomics using liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS/MS). The functions of the unique proteins belonging to the groups were determined by gene ontology enrichment analysis. In addition, the proteins we identified were detected in other cancer types and the effect of their expression rates on survival was examined using GEPIA2. As a result, it was determined that CD133 positive cells contribute to functions such as angiogenesis, mesenchymal stem cell differentiation and cell migration; CD326 positive cells exhibit pluripotent properties with functions such as epithelial-mesenchymal transition, neuronal differentiation and placental morphogenesis. It was also determined that these cells may play a role in metastasis. SERPINE2 and ADAM10 were determined as biomarker candidates for lung cancer, and YWHAZ and TRIM28 were determined for pluripotent CSCs. Our study is one of the first studies aiming to determine the biological functions and potential biomarkers of cancer stem cells by analyzing the specific secretome proteins of CD133 and CD326 positive cells in detail. The results of this study reveal the potential of secretome proteins of cancer stem cell subpopulations in lung cancer in biomarker discovery. In addition, the obtained proteins have the potential to be used in future studies aimed at developing early diagnosis and treatment targets in lung cancer.
Keywords: Caner Stem Cell; Non-Small Cell Lung Cancer; Proteomics; Secretome.