Malign perikard efüzyonunda proteomiks analizi ve malignite ile ilişkili protein profilinin belirlenmesi

Abstract

Amaç: Perikard boşluğunda normalden fazla sıvı toplanması ile perikardiyal efüzyon oluşur. Perikard efüzyonlarının en önemli nedenlerinden birisi malignitelerdir, bunların başında da akciğer kanserleri yer almaktadır. Etiyolojisinin çeşitliliği nedeniyle tanı ve tedavi yaklaşımlarında önemli farklılıklar vardır. Proteomiks, özellikle postgenomik dönemde bir hücre, doku veya biyolojik sıvıların protein profillerinin araştırılmasında bir anahtar teknoloji olarak karşımıza çıkmaktadır. Proteomiks analizi efüzyondaki protein profillerinin tanımlanmasında, hastalığın mekanizmasının proteine dayalı araştırılmasında, tanı için yeni bir biyobelirteç keşfinde ve ilaç tedavisi için yeni hedeflerin belirlenmesinde güçlü bir araçtır.Bu çalışmadaki amacımız akciğer kanserli hastalarda gelişen perikard efüzyonundaki protein içeriğinin proteomiks analizi ile tanımlanması ve malignite ile ilişkili olabilecek yeni bir belirteç proteinin varlığının araştırılmasıdır.Materyal-Metod: Perikard sıvı örnekleri kardiyak tamponad kliniği ile Kocaeli Üniversitesi Tıp Fakültesi Koroner Yoğun Bakım Ünitesine yatırılan hastalardan, ekokardiyografi eşliğinde yapılan perikardiyosentez işlemi ile alındı. Kontrol grup hastalarının sıvıları ise koroner arter bypass cerrahisi (CABG) sırasında Kocaeli Üniversitesi KDC tarafından intraoperatif olarak perikardın açılması sırasında alındı. Örnekler -80ºC'de saklandı. 2-D jel elektroforezinde birinci boyutta izoelektrik fokuslama ile proteinler izoelektrik noktalarına göre ayrıldıktan sonra ikinci boyutta moleküler ağırlıklarına göre ayrıldı. Elde edilen jeller Coomasia boyası ile boyanarak protein spotları açığa çıkarıldı. Görüntü analizi Melanie 7 Viewer programı ile yapıldı. 2-D jel haritasındaki protein spotları öncelikle görsel olarak değerlendirildi ve upregülasyona veya downregülasyona uğrayan proteinler saptandı. Proteinlerin tanımlanabilmesi için data analiz metodu halihazırda bulunmadığından proteinler tanımlanamadı. Ancak Melanie 7 programı ile her bir jeldeki protein spotları işaretlendi ve birbirleri ile karşılaştırıldı. Perikardiyal efüzyondaki protein spotları normal insan plazmasının 2-D jelindeki protein spotları ile moleküler ağırlıklarına göre karşılaştırıldı.Bulgular: Malign perikardiyal efüzyonlarda daha fazla proteinin salındığı ve bu proteinlerin plazma ve serumda bulunan proteinlerle benzer olduğu görülmüştür. Saptanan proteinlerin yeni bir biyobelirteç olma olasılığının düşük olmasına rağmen bu proteinlerin KAH grubunda olmaması belki de olası ilaç tedavisi için yol gösterici olabilir. Çalışmada bu proteinlerin isimlendirilmesi yapılamamış, fonksiyon ve varlığı ile ilgili net bir karar birliğine varılamamış olsa da bu veriler malign perikardiyal efüzyonlarda total protein proteomiks analizinin genişletilerek devam edilmesini destekler.Sonuç: Proteomiks ile belirlenen tümör hücrelerinin salgıladığı proteinler tümör yükünü ve tedaviye verdiği cevabı gösterebilir ve gelecekte güçlü ve ümit verici tümör belirteçi olabilir. Tanı, tedavinin belirlenmesi ve prognoz tayininde kullunılabilinir. Proteomiks alanında her geçen gün gelişmeler artmaktadır, daha güçlü data analiz programları geliştirilmektedir. Bu gelişmeler altında gelecekte sensitivitesi ve spesifisitesi artmış bir protein biyobelirteçi bulunabilecektir.Literatürde perikardiyal efüzyonun proteomiks analizini içeren birkaç çalışma vardır. Proteomiks alanındaki son ilerlemeler bariz olsa da, şu anki çalışmalarla hastalıkların tanısında yeni, özgül bir belirteç ve tedavinin bireyselleştirilmesinde yeni moleküler bir hedef bulma amacına henüz ulaşılamamıştır. Proteomiks çalışmalarında saptanan hedef molekülün klinik kullanımda yeterli salınabilmesi lazımdır. Ayrıca sıvılarda protein konsantrasyonlarındaki dinamik değişkenlik, sıvıların analizinde devam eden bir problemdir.

Objective: If excess fluid in pericardial space accumulates pericardial effusion occurs. The most important reason for pericardial effusion is malignancies, especially lung cancer. Diagnostic and management approach may vary due to the etiological variety. Proteomics analysis is an important key for the especially postgenomic period of cell, tissue and biological fluid protein profiles research. Proteomics analysis maybe a strong tool for the pericardial effusion protein profiles description, research of disease mechanisms via proteins and discovery of novel biomarkers for diagnosis.In this study, we aimed to analyze the protein content of pericardial effusions in patients with lung cancer with proteomics analysis in order to find a novel biomarker.Materials and Methods: Pericardial effusions of cardiac tamponad patients were taken with echocardiographically guided pericardiocentesis. Pericardial fluid of the control group was obtained from patients who underwent CABG surgery. Specimens were keeped at -80ºC until analysis. In 2-D gel electrophoresis, for the first dimension with isoelectric focusing proteins were leaved according to the isoelectric points. After that, for the second dimension they were leaved according to the moleculer weights. Obtained gels were stained with Coomasia stain and protein spots displayed. Image analyses were made by Melanie Viewer program. Protein spots in the 2-D gel map were evaluated visually. Upregulation and downregulation of proteins were evaluated. For the protein description we did not have data analyze method, for this reason proteins could not be described. Protein spots in each gel were marked with Melanie 7 program and they were compared with each other. Protein spots in pericardial effusions were compared with normal human plasma 2-D gel protein spots according to their molecular weights.Findings: We found higher protein content in malign pericardial effusions and the upregulated proteins were similar to serum plasma proteins. Identified proteins may be not a novel biomarker but these proteins were not found in CAD group. Because of this, presence of these proteins in only malignancy patients can be a guide for differential diagnosis and medical therapy. In our study we did not precisely identify these proteins but these data strengthen the need for protein proteomics analyses in malign pericardial effusions.Conclusion : Proteins which can be analyzed with proteomics display tumor load and response to treatment. These proteins can be used for diagnosis, treatment modalities and prognostic analysis. Developments increase in proteomics field and data analyse programs are improved. With these improvements more sensitive and specific protein biomarkers can be discovered.In the literature there are very few studies for proteomics anaysis of pericardial effusions. Advance in proteomics analyses is apparent but present studies do not produce novel, specific biomarkers. Target molecule that will be found in proteomics analyses has to be released adequately in clinical settings. Dynamic variability of protein concentration in fluid is another continuing problem for fluid analyses.