Roles of senescence escape and epigenetic modifications in liver cancer

Hepatosellüler karsinom (HSK) oluşumu, sağlıklı bir karaciğerin kanserli bir dokuya dönüşümüyle sonuçlanan çok aşamalı bir süreçtir. Senesens DNA hasarı gibi hücresel streslere karşı yanıt olarak ortaya çıkan ve tümör gelişimi önünde engel işlevi gören, hücre çoğalmasının kalıcı olarak durdurulması olayıdır. Çoğu tümör hücresinin hücre çoğalmasını kontrol eden genleri etkisizleştirerek ve telomeraz ters transkriptaz genini yeniden etkinleştirerek senesens engelini aştıkları (''ölümsüz'' oldukları) düşünülmektedir. Senesensten ölümsüzlüğe geçiş genom çapında gen ifadesi değişikliklerin yönettiği önemli fenotipik ve biyokimyasal değişikliklerle birlikte gerçekleşmektedir. Bu durum, geçiş sırasında gerçekleşen gen ifade değişiklikleri neredeyse hiç bilinmese de, sirozlu hastalarda HSK gelişimi sırasında da gerçekleşiyor görünmektedir. Bu çalışmada HSK gelişimi sırasında senesensten ölümsüzlüğe geçişte tüm genom çapında gerçekleşen gen ifade değişikliklerini tanımlanmaktadır. In vitro senesensli HSK hücrelerinin in vivo sirozlu hepatositlere ve in vitro ölümsüz HSK hücrelerinin in vivo HSK hücrelerine benzediği hipotezini mikrodizin veri analizi yöntemleriyle kanıtlanmasıyla başladıktan sonra; senesensten kaçış ve ölümsüzlük sırasında değişikliğe uğrayan biyolojik mekanizmaları ve farklı düzeyde ifade edilen genleri belirledik. Gen seti zenginleştirme analizleri siroz/senesens ilişkili genlerin özellikle tümörlü olmayan dokularda, daha az malign tümörlerde ve farklılaşmış veya senesensli hücrelerde ifade edildiklerini ortaya koydu. Buna karşılık HSK/ölümsüzlük genlerinin ifadelerinin tümörlü dokularda ve ilerlemiş malign tümörlerde arttığı belirlendi. HSK tümörlerinde ve ölümsüz hücrelerde DNA onarımı, hücre döngüsü, telomere uzaması ve amino asit metabolizması genlerinin ifadesi artarken; hücre sinyali, ilaç metabolizması, lipid metabolizması ve glikolitik metabolizma genlerinin ifadeleri de azalmaktadır. Farklı dokular üzerinde senesens ile ilişkili genlerin ifadelerinin incelenmesi ile de displazi aşamasının bir geçiş aşaması olduğu yanında siroz ve HSK örneklerinin sırasıyla senesensli ve ölümsüz hücrelere benzer gen ifade profilleri sergiledikleri belirlenmiştir. Bu belirgin gen ifadesi farklılıklarından yararlanarak HSK örneklerinin siroz örneklerinden ayrımını yüksek hassasiyetle sağlayan 15 genlik bir karaciğer hücresi ölümsüzlük imza testi geliştirdik. Karaciğer hücresi ölümsüzlük imza testi genleri arasında öne çıkan ATAD2 geninin bir epigenetic düzenleyici gen olması sebebiyle epigenetik düzenleyici genlerin karaciğer kanserinin gelişimindeki rollerini de araştırdık. Siroz, HSK, displazi ve normal karaciğer doku örnekleri verileriyle ve kapsamlı bir epigenetic düzenleyici genler listesiyle yaptığımız biyoinformatik analizler sonucunda karaciğer kanseri gelişimi sırasında gen ifadesi değişikliklerine uğrayan bir çok epigenetic düzenleyici mekanizmayı da belirledik. Ancak histon varyantlarının N-terminal uçlarını kodlayan DNA dizilerinde mutasyon farklılığı bulamadık. Elde ettiğimiz bulgular senesensin DNA onarımı, hücre çoğalması, hücre farklılaşması ve hücre metabolizması üzerinde gen ifade farklılıklarına sebep olarak HSK gelişiminde merkezi bir rol oynadığını ortaya koymaktadır.