SARS-COV-2 enfeksiyonu ve sonrasında nazofaringeal ve orofaringeal sürüntü örneklerinde mRNA ekspresyonlarının araştırılması
Investigation of mRNA expressions in nasopharyngeal and oropharyngeal swab samples in active SARS-COV-2 infection and after SARS-COV-2 infection
Yazar: BURCU ÇAYKARA PERAN
Danışman: PROF. DR. GÜLER ÖZTÜRK
İstanbul Medeniyet Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: COVID 19 = COVID 19 ; Gen ifadesi = Gene expression ; Korona virüs enfeksiyonları = Coronavirus enfections ; Korona virüsler = Coronaviridae ; Nazofarenks = Nasopharynx ; Orofarenks = Oropharyngeal ; SARS virüsü = SARS virus

Özet:
Amaç: Yeni Koronavirüs Hastalığı'na (COVID-19) yol açan Şiddetli Akut Solunum Sendromu Koronavirüsü 2'nin (SARS-CoV-2) konak hücreye girişinde konağın transmembran serin proteaz 2 (TMPRSS2) veya sistein proteazları katepsin B veya L (CTSB/L) rol oynamaktadır. Çalışmamızda SARS-CoV-2 enfeksiyonu sırasında ve enfeksiyon sonrası iyileşmiş hastaların nazofaringeal ve orofaringeal sürüntü örneklerinde ACE2, TMPRSS2, CTSB ve CTSL gen ekspresyonlarının belirlenmesi amaçlandı.
Gereç ve Yöntemler: Nazofaringeal ve orofaringeal sürüntü örneklerinden (n=24) RNA izolasyonu Maxwell® RSC ile örnek toplama sürecini takiben 12 saat içinde gerçekleştirildi. İzole edilen RNA için Solis BioDyne markasına ait FIREScript RT cDNA Synthesis Mix with Oligo (dT) ve 5x HOT FIREPol EvaGreen qPCR Mix Plus (no ROX) kit kullanıldı. Gen ekspresyonları 2−ΔΔCT metoduyla belirlendi. SPSS22 programında Mann Whitney U testi kullanıldı ve p<0,05 istatistiksel olarak anlamlı kabul edildi.
Bulgular: SARS-CoV-2 aktif enfeksiyon ve SARS-CoV-2 enfeksiyon sonrası gruplara dahil edilen sürüntü örnekleri total olarak değerlendirildiğinde; TMPRSS2, CTSB ve CTSL gen ekspresyon seviyeleri her iki grupta benzer bulunurken (p>0,05), ACE2'nin, SARS-CoV-2 aktif ekspresyon grubunda 4,2 kat fazla eksprese olduğu belirlendi (p<0,05). SARS-CoV-2 aktif enfeksiyon grubunda nazofaringeal sürüntü örneklerinde orofaringeal örneklere göre CTSB'nin 10,4 kat arttığı bulundu (p=0,035). ACE2'nin her iki grupta benzer olduğu, TMPRSS2 gen ekspresyon seviyelerinin ise nazofaringeal grupta orofaringeal gruba kıyasla yaklaşık 3 kat azaldığı görüldü (p=0,051). SARS-CoV-2 enfeksiyon sonrası grubunda nazofaringeal sürüntü örneklerinde orofaringeale oranla CTSB'nin 2 kata yakın arttığı, CTSL'nin ise 3 kata yakın azaldığı belirlendi (p>0,05). TMPRSS2 gen ekspresyon seviyelerinin ise nazofaringeal grupta orofaringeal gruba kıyasla yaklaşık 7 kata yakın azaldığı bulundu (p=0,041).
Sonuçlar: ACE2, TMPRSS2, CTSB ve CTSL genlerinin aktif enfeksiyon ile enfeksiyon sonrasında ve alınan bölgeye göre değişen ekspresyon seviyelerine sahip olduğunu belirledik. SARS-CoV-2'nin önlenmesi ve viral yükün azaltılması için geliştirilen aerosol spreylerde ACE2, TMPRSS2, CTSB ve CTSL genleri hedeflenerek virüsün hücreye girişinin bloke edilebileceğini düşünmekteyiz.

Abstract:
Aim: The host transmembrane serine protease 2 (TMPRSS2) or cysteine proteases cathepsin B or L (CTSB/L) play a role at the entry of the Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) that causes the Novel Coronavirus Disease (COVID-19) into the host cell. In our study, we aimed to determine ACE2, TMPRSS2, CTSB and CTSL gene expression differences in nasopharyngeal and oropharyngeal swab samples from individuals who during and after SARS-CoV-2 infection.
Materıal and Methods: RNA isolation from specimens in viral transport medium was performed with Maxwell®RSC within 12 hours following nasopharyngeal and oropharyngeal swab samples (n=24) collection. FIREScript RT cDNA Synthesis Mix with Oligo (dT) and 5x HOT FIREPol EvaGreen qPCR Mix Plus (no ROX) kit, ®Solis BioDyne were used for gene expression. 2−ΔΔCT method and Mann Whitney U test were used and p<0.05 was considered statistically significant.
Results: The swab samples included in the SARS-CoV-2 active infection and SARS-CoV-2 post-infection groups are evaluated; while TMPRSS2, CTSB and CTSL gene expression levels were similar in both groups (p>0.05), ACE2 was found 4.2 fold highly expressed in the SARS-CoV-2 active expression group (p<0.05). In the SARS-CoV-2 active infection group, CTSB was found to increase 10.4 fold in nasopharyngeal swab samples compared to oropharyngeal samples (p=0.035). It was observed that ACE2 was similar in both groups, and TMPRSS2 gene expression levels decreased approximately 3 fold in the nasopharyngeal group compared to the oropharyngeal group (p=0.051). In nasopharyngeal swab samples, in the post-infection group, CTSB increased approximately 2 fold and CTSL decreased approximately 3 fold compared to oropharyngeal samples (p>0.05). It was determined that TMPRSS2 gene expression levels were decreased approximately 7 fold in the nasopharyngeal group compared to the oropharyngeal group (p=0.041).
Conclusions: We determined that the ACE2, TMPRSS2, CTSB and CTSL genes have varying expression levels in active and after SARS-CoV-2 infection and according to the region taken. We think that the entry of the virus into the cell can be blocked by targeting the ACE2, TMPRSS2, CTSB and CTSL genes in aerosol sprays developed to prevent SARS-CoV-2 and reduce viral load.