Akademik Veri Yönetim Sistemi
Göv E.(Yürütücü), Kenar H., Çapkın Yurtsever M., Kori M.
TÜBİTAK Projesi, 2024 - 2026
Over kanseri tüm jinekolojik kanserler arasında en sık görülen üçüncü kanser tipi olup, en kötü prognoza ve en yüksek ölüm oranına sebebiyet veren kanser türüdür. Günümüzde over kanseri için kullanılan geleneksel kemoterapilerin, tümör içinde ayrı bir hücre popülasyonu olarak bulunan kanser kök hücreleri (KKH) üzerinde etkilerinin olmadığı gösterilmiştir. KKH’lerinin ilaç/radyoterapi uygulamalarına karşı tümöre direnç kazandırarak, metastaza ve daha invaziv bir maligniteye neden oldukları bildirilmiştir. Bu nedenle, tümörü tam anlamıyla elimine edebilmek ve daha efektif bir tedavi rejimi geliştirebilmek için KKH’lerini hedefleyen yeni tedavi yaklaşımlarına gereksinim duyulmaktadır. Sistem biyolojisi yaklaşımı ile yaptığımız ön çalışmalarda, over kanser kök hücreleri (OKKH) üzerinde etkili olabilecek ilaç repozisyon adayı olarak homoharringtoninin kullanılabileceği ön görülmüştür. Akut/kronik miyeloid lösemi tedavisi için kullanılan FDA onaylı homoharringtoninin kronik miyeloid lösemi, multipl miyelom ve kolorektal KKH’lerini baskıladığını gösteren çalışmalar bulunmasına rağmen OKKH üzerindeki etkisini gösteren bir çalışmaya literatürde rastlanmamıştır.
Proje kapsamında OKKH’ler 2D ve 3D sistemlerde, over hücre hattı (OVCAR-3) ve sağlıklı over yüzey epitel hücreleri (HOSE) 2D sistemlerde kültüre edildikten sonra her hücre için homoharringtoninin IC50 değeri belirlenecektir. Hücre canlılığı MTT testi ve canlı/ölü hücre boyama ile analiz edilecek, hücre morfolojisinde meydana gelen değişiklikler ise aktin fibröz filamentlerin ve çekirdeğin floresan boyanması ile tespit edilecektir. İlacın hücreler üzerindeki etkisinin apoptotik yolak ile ilgili olup olmadığı Annexin V / PI boyama ile akış sitometrisi ile analiz edilecektir. Bu denemelerde her hücre için ayrı ayrı hesaplanan IC50 değerleri ve IC50ortalama değeri kullanılacaktır. IC50ortalama değeri hesaplanırken her 3 hücrenin ayrı ayrı hesaplanan IC50 değerlerinin ortalaması alınacaktır. RNA dizin analizi, anotasyonu ve gen ifade profillerinin belirlenmesi çalışmaları için ise IC50ortalama değeri kullanılarak hücreler kültüre edilecek ve mRNA izolasyonu yapılacaktır. mRNA kütüphanesi hazırlanacak ve mRNA dizlemesi Illumina Novaseq PE150 sistemi ile gerçekleştirilecektir. Anlatımı değişen genler limma-voom ve DeSeq2 metotları kullanılarak tespit edilecek; bu genlerin hangi biyolojik proses, moleküler fonksiyon ve yolaklarda yer aldığını belirlemek için DAVID, ConsensuspathDB ve metascape programları ile gen zenginleştirme analizleri yapılacaktır. Bu genlerin protein-protein etkileşim ağı STRING, BioGRID ve DIP veri bankalarında bulunan protein etkileşim bilgileri kullanarak oluşturulacaktır. Homoharringtonin uygulanan ve uygulanmayan OKKH’lerde anlatımı değişen genlerin korelasyon ağ yapısı kurularak birbiriyle etkileşimi yüksek olan gen kümeleri elde edilecektir. Bu her bir gen kümesinden homoharringtoninin etkileşimde bulunduğu hücre sinyal yolakları, transkripsiyon faktörleri ve mikroRNA’lar belirlenecektir. Homoharringtoninin eklenen hücrelerin prognostik gen modülleri belirlenerek in silico validasyonlar yapılacak ve modül genlerin geçerliliğini kontrol etmek için Kanser Genom Atlası'ndan (TCGA) ve GEO veritabanından alınan bağımsız veri setleri ile Destek Vektör Makinesi (SVM), Rastgele Orman (RF), K-En Yakın Komşular (KNN) ve Gaussian Naive Bayes (NB) gibi yaygın sınıflandırma makine öğrenmesi algoritmaları kullanılacaktır. Makine öğrenmesi çalışmalarından belirlenecek en az 3 gen / protein için mRNA ekspresyon seviyesindeki değişiklikler eş zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu analizi ile deneysel olarak test edilecektir.
Önerilen araştırma projesi, başlıca hücre kültürü, sistem biyolojisi ve makine öğrenmesi analizi iş paketlerinden oluşmaktadır. Tüm iş paketlerinden elde edilecek veriler, yürütücü tarafından toparlanıp, analiz edilerek tüm araştırma ekibi ile beraber yorumlanacaktır. Önerilen projede en önemli risk kanser kök hücrelerinin üç boyutlu kültür edilememesi olarak belirlenmiş ve bu riske karşı (B planı) olarak firmanın ilaç toksisite testleri için hazırladığı özel yüzeylerin kullanılması planlanmıştır.
Önerilen proje aracılığıyla omik teknolojisi ile analiz edilen verileri hesaplamalı yöntemlerle işleme ve yorumlama, sistem farmakolojisi bakış açısıyla yeni ilaç keşfinde kullanılan ağ analizlerini modelleme, makine öğrenmesi teknikleri ile test etme ve disiplinler arası çalışma yetkinliği kazanma becerilerinin kazanılacağı düşünülmektedir. Elde edilecek veriler doğrultusunda, yeniden konumlandırılan ilacın “endikasyon patenti” alma potansiyeli olabilecektir. Hesaplamalı biyoloji temelli ön çalışmalarla belirlenen homoharringtonin ilacınının OKKH’lerde, over kanser ve over yüzey epiteli hücre hattlarında sitotoksik etki gösterip göstermediğinin belirlenmesi ve bu etkinin hangi moleküler yolaklar, hangi gen veya proteinler üzerinden gerçekleştiğinin belirlenmesi projenin temel çıktıları olup bilimsel birikime, ulusal ekonomiye ve toplumsal refaha katkı sağlayabilecek niteliktedir.