Metabolomik ve fluksomik çalışmalar ile kolon kanserinde kemoterapötiklere karşı direncin in vitro değerlendirilmesi

Abstract

Günümüzdeki yenilikçi teknolojiler sayesinde omiks (genomik, transkriptomik, proteomik, metabolomik ve fluksomik) gibi karmaşık analizler yapılabilmektedir. Omik analizlerden elde edilen detaylı bilgi; hastalıkların mekanizmasını anlamak, erken teşhisini kolaylaştırmak, bireysel tedavi stratejilerini seçmek ve bunların etkinliğini değerlendirmek için büyük bir potansiyele sahiptir. Metabolomik fenotipinin belirlenebilmesi için çok sayıdaki metabolitin eş zamanlı ve kapsamlı analizlerinin yanı sıra döngü hızlarının da belirlenmesini gerektirir. Tez çalışmaları kapsamında kolorektal kanseri in-vitro modeli olan insan kolon adenokarsinom hücre hatlarına (Caco-2) ve kontrol olan insan fötal kolon hücre hatlarının (FHC) kematöratpotiklere karşı gözlenen direnç gelişimine bağlı olarak fenotipde gözlenen değişimler metabolomik, lipidomik ve fluksomik analizler ile incelenmiştir. Fluksomik analizlerde kararlı 18O izotopu işaretleme ajanı olarak kullanılmıştır. Metabolomik, lipidomik ve fluksomik analizlerin gerçekleştirilmesinde GC-MS ve LC-qTOF-MS analitik cihazları kullanılmıştır. Bu analizler sonucunda 300'ün üzerinde metabolit/lipit ve 38 metabolitin 18O işaretlenme yüzdeleri hesaplanmıştır. Tez kapsamında ilk kez 18O kararlı izotopu ile Krebs döngüsü metabolitleri, aminoasitler, yağ asitleri ve oligofosfonükleotitlerin işaretlenme yüzdeleri belirlenmiştir. İstatiksel olarak anlamlı bulunan metabolitler ile gerçekleştirilen yolak analizlerinde malat-aspartat mekiği, aminoasit, amonyak metabolizmaları ile glikoz-alanin ve üre döngülerine ait yolakların dirence bağlı olarak değiştiği gözlemlenmiştir. Elde edilen kapsamlı omiks (metabolomiks, lipidomiks ve fluksomiks) verileri, kemoterapötiklere karşı izlenen direncin hücre dinamiklerindeki farklılıklarını göstermiştir.

Today's innovative technologies permits to perform complex analyses like omics (genomics, transcriptomics, proteomics, metabolomics and fluxomics). Detailed information obtained from omics analysis has great potential to understand the mechanism of diseases, to facilitate early diagnosis, to choose individual treatment strategies and to assess their effectiveness. Characterization of metabolic phenotype requires simultaneous and comprehensive analysis of a large number of metabolites and their turnover rates. Within the scope of thesis studies, changes in phenotype of human colon adenocarcinoma cell lines (Caco-2) which are in vitro models of colorectal cancer and human fetal colon cell lines (FHC) based on resistance devolepment to chematoratpotics were investigated by metabolomic, lipidomic and fluxomic analyzes. 18O isotope were used as a marking agent in fluxomic analyses. GC-MS and LC-qTOF-MS analytical instruments were used in the analysis of metabolomics, lipidomic and fluxomic. As a result of these analyzes, the more than 300 metabolites / lipids and 18O labeling percentages of 38 metabolites were calculated. In thesis studies, incorporation 18O in to Krebs cycle's metabolites, amino acids, fatty acids and oligophosphonucleotides were determined fort he first time. The pathways analyses based on the significantly altered metabolits (p<0.05) showed that alteration in the malate-aspartate shuttle, amino acid, ammonia metabolism, glucose-alanine and urea cycles pathways changed depending on the resistance. The data obtained from comprehensive omics (metabolomics, lipidomics and fluxomics) studies of these cell lines showed differences in cell dynamics of resistance to chemotherapeutics.