Gliomlarda genomik ve mitokondriyal varyasyonların hastalık biyolojisine etkisi
Effect of mitochondrial-genomic diversity and mutations on disease biology in glial tumors
Yazar: ŞİRİN YÜKSEL KILIÇTURGAY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEMALİYE AKYERLİ BOYLU
Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Genetik = Genetics ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Beyin neoplazmları = Brain neoplasms ; DNA = DNA ; Dizi analizi = Sequence analysis ; Genom = Genome ; Glioma = Glioma ; Hastalık = Disease ; Mitokondriler = Mitochondria ; Mutasyon = Mutation ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Varyasyon = Variation

Özet:
Gliomlar, en sık görülen primer beyin kanserleridir ve biyolojileri konusunda bilgimiz yeterli olmadığından, küratif tedavileri günümüzde mümkün değildir. Son yıllarda moleküler biyoloji alanındaki gelişmelerle, özellikle izositrat dehidrogenaz (IDH1 ve IDH2) ve telomeraz revers transkriptaz (TERT) promotör mutasyonlarının glial tümör oluşumu ve sağkalım ile ilişkisi ortaya konulmuştur. Ancak, mitokondriyal genomdaki değişikliklerin bu süreçteki rolü tam olarak bilinmemektedir. Bu araştırmanın amacı, gliomlardaki nükleer ve mitokondriyal varyasyonların hastalık biyolojisi üzerindeki etkisinin araştırılmasıdır. İlk olarak, 300 hasta örnekleminde IDH1 (R132), IDH2 (R140 / R172) ve TERT promotör (C228 / C250) mutasyonları analiz edilmiş ve mutasyon profili göz önünde bulundurularak 4 moleküler alt grup (sadece IDH-mutant, sadece TERT-mutant, çifte-mutant, çifte- negatif) belirlenmiştir. Bu alt gruplar arasında IDH mutasyonuna sahip hastalar daha iyi hastalık seyrine sahipken, sadece TERT mutasyonu olan hastaların daha kötü prognoza sahip olduğu gösterilmiştir. İkinci aşamada, 59 hastada mitokondriyal varyasyonlar, haplogruplar ve heteroplazmi oranları yeni nesil dizi analizi ile belirlenmiştir. Mitokondriyal varyasyon ve haplogruplar, nükleer değişkenler (IDH/TERT durumu) ve klinik parametrelerle (cinsiyet, DSÖ sınıflandırması, morfolojik aşama) karşılaştırılmış ve yapılan istatistiksel analizlerin sonucunda ATP sentaz (mt-ATP6 p=0,041) ve arjinin tRNA (mt-TR p=0,014) genleri ile kontrol bölgesi DLOOP (p=0,003) özellikle IDH ve TERT mutasyonları olmak üzere birçok kategoride anlamlı bulunmuştur. mt-TR ve DLOOP1 bölgeleri Sanger dizileme ile doğrulanmış ve hasta sayısı arttırılarak toplam 78 hastada DLOOP1 T16126C (IDH p=0,05), C16278T (IDH/TERT p=0,05), C16296T (IDH/TERT p=0,01), T16311C (DSÖ p=0,017) varyasyonları istatistiksel olarak anlamlı bulunmuştur. Sonuç olarak, araştırmamız glial tümörlerde mitokondriyal varyasyonların tümör biyolojisini yansıtan nükleer ve klinik değişkenler ile olan ilişkisini inceleyen ilk çalışmadır ve klinik öneme sahip olabilecek varyasyonlar öne çıkarılmıştır.

Abstract:
Glioma is the most common primary brain cancer, with no possible curative treatment today due to our limited knowledge on its biology. Recently, with the developments in the field of molecular biology, mutations especially in isocitrate dehydrogenase (IDH1 and IDH2) and telomerase reverse transcriptase (TERT) promoter have been shown to be related with progression and survival of glial tumors. However, the role of mitochondrial genome variations in this process is unknown. The aim of this study is to investigate the effect of nuclear and mitochondrial variations in gliomas on disease biology. First of all, 300 glioma patients were analyzed for IDH1 (R132), IDH2 (R140 / R172) and TERT promoter (C228 / C250) mutations and 4 molecular subsets (only IDH-mutant, only TERT- mutant, double-mutant, double-negative) were identified according to the mutation profiles. While IDH-mutant patients were demonstrated to have better survival among these subsets, only TERT-mutant patients had worse prognosis. In the second part, the mitochondrial variations, haplogroups and heteroplasmy ratios were determined for 59 patients by next generation sequencing. Mitochondrial variations and haplogroups were correlated with nuclear variations (IDH / TERT status) and clinical parameters (gender, WHO classification, morphological grade). As a result of the statistical analysis, ATP synthase (mt-ATP6 p=0.041), arginine tRNA (mt-TR p=0.014) genes and control region DLOOP (p=0.003) were found to be significant in several categories, including the IDH and TERT status. In order to confirm mt-TR and DLOOP1 loci and increase the patient number, Sanger sequencing was used and DLOOP1 T16126C (IDH p=0.05), C16278T (IDH/TERT p=0.05), C16296T (IDH/TERT p=0.01), T16311C (WHO p=0.017) variations were found to be statistically significant in total of 78 patients. In conclusion, our study is the first to analyze the association of mitochondrial variations with nuclear and clinical parameters representing tumor biology and the importance of variations that may have clinical importance were highlighted.