Development of novel tools for cancer diagnosis, prognosis and treatment using intra- or inter-species transcriptome meta-analysis

Geçtiğimiz yıllarda, ifade farklılığının analizi, hayatta kalma ya da ortak ifade olma açısından önemli gen setlerine, yolaklara ya da hastalık türü/kategorilerine ulaşabilmek için, dikkate değer miktarda çalışmada ve geniş data koleksiyonlarının meta-analizi ile gerçekleştirilmişitr. Ancak, bu çalışmalardan yeterince web temelli uygulama ya da databaz geliştirilmemiştir. Bu nedenle bu çalışmaların çoğu, belirlenmiş hipotezlerle sınırlı kaldığından toplanmış olan bu data, diğer araştırmacılar tarafından yeni hipotezlerin denenmesine imkân sağlamamaktadır. Bu tez çalışmasında transcriptomik meta-analiz stratejileri, kanser tedavisi ve teşhisi ve prognozundaki komplikasyonların çözülebilmesi için kullanılmıştır. Ayrıca, tek tip meta-analizle sınırlı olmayan üç farklı web-uygulaması da geliştirilmiştir. Bu bağlamda, kanserle ilgili ilgi çekici buluşların yanı sıra, yeni metodlar geliştirilmiş ve meta-analiz ve kanser alanlarında test edilmiştir. Tezin ilk bölümünde tezdeki kavramlar ile ilgili genel bir giriş bulunmaktadır. Tezin ikinci bölümünde, rapamycin ile değişen fare ve zebrabalığı transkriptomlarının arasındaki türler arası benzerlik ve farklılıkları ortaya çıkartmak için meta-analiz temelli yolak karşılaştırması yapılmıştır. Analiz her iki tür için de ribozomla ilişkili terimlerin anlamlı miktarda arttığını ancak proteazome'un anlamlı miktarda azaldığını göstermiştir. Zebrabalığı tüm genom duplikasyonuna uğramış bir organizmadır; bu tezde, rapamycin uygulaması sonucunda, genel olarak paralog gen çiftlerinin benzer hareket ettikleri sonucuna ulaşılmıştır. Buna ek olarak, pek çok GEO zebrabalığı datasetinde paralog çiftlerin davranışlarını incelemeye imkan sağlayan CompariZome isimli bir online veritabanı geliştirilmiştir. CompariZome ile, zebrabalığı datasetleri, benzeri insan datasetleri ile karşılaştırılabilmektedir. Tezin üçüncü bölümünde, Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) dataseti kullanılarak CDH1, HNF4A ve GRHL3 genleri arasındaki korelasyon ve anlamlı ilişki, meme kanseri ve epitelyal kanserler için ortaya çıkartılmıştır. Bu sonuçlar, modül içinde korelasyon olduğunu göstermiş olup CCLE dataseti kullanılarak gerçekleştirilen meta-analizlerin gücünü ortaya koymuştur. Tezin dördüncü bölümünde, bir kolinerjik reseptör altbirimi olan CHRNA5'nın, epitelyal-mezenkimal geçiş (EMT) ve epitelyal değişim, TP53 induksiyonu ve östrojen (E2) sinyal yolları ile ilişkisini, meme kanserinde ortaya çıkarmak amaçlanmıştır. İn-vivo ve in-vitro datasetlerinin meta-analizi, CHRNA5 ve onunla pozitif korelasyon gösteren genlerin E2 yolağının ikincil hedefleri olduğunu, ER- meme kanseri hastalarında bu genlerin ifade miktarlarının arttığını ve bu artışın kötü prognoz belirtisi olduğunu göstermiştir. Fonksiyonel anotasyon çalışması, CHRNA5 ve onunla ilişkili protein ağının proliferasyon yolakları ile de ilişkili olduğunu ortaya çıkartmıştır. Bu çalışmada kullanılan farklı kohortların meta-analizi sayesinde E2S (Östrojenden (E2) Hayatta Kalıma) isimli bir veritabanı geliştirilmiştir. Bu veritabanı, kullanıcının herhangi bir genin E2 temelli değişimini, Östrojen Reseptörü (ER) ile regülasyonunu, prognostik önemini ve işlevsel anotasyon ile birlikte beraber ifade olduğu genler ağını analiz etmesine imkân sağlamaktadır. Beşinci bölümde, insandaki bir paralog çiftinin, yani mineralkortikoid ve glukokortikoid reseptörlerinin (MR ve GR), meme kanserindeki korelasyonu ve deregülasyonu incelenmiştir. Farklı normal/tümör datasetlerinin meta analizi ile iki genin de meme kanserinde ifade seviyesinin azaldığı ve birbirleri ile yüksek pozitif korelasyon gösterdikleri ortaya çıkarılmıştır. Ancak, deregulasyon analizi sonuçları, MR ve GR genlerinin ifadesinin normal meme dokusunda daha sıkı kontrol edildiğini göstermiştir. Bunun nedeni, regülasyonun kanserleşme başlangıcı ile kaybolması olabileceğidir. İstenilen genin meme kanseri dokusundaki ifadesi ve ilgili iki genin normal meme ve meme kanseri dokusundaki korelasyonu ve deregulasyonunu analiz etmeye imkân sağlayan, DualExpBC isimli bir diğer Shiny veritabanı geliştirilmiştir. Bu tezle, potansiyel teşhis, prognoz ve biyogösterge belirlemek için türler arası ve tür içi transkriptom karşılaştırması ve meta-analizi yapan yeni araçlar ve metodlar geliştirilmiştir.