Vastagbél biopsziás minták mrns expressziós vizsgálata és klasszifikációja oligonukleotid és cdns microarray technika segítségével



Hasonló dokumentumok
A vastagbélhám sejtkinetikai változásainak vizsgálata gyulladásos vastagbélbetegségekben a gyulladás szövettani aktivitásának függvényében

DIGITÁLIS MIKROSZKÓPIA AZ EMÉSZTŐRENDSZERI SZÖVETI

A tumorfejlődés stádiumainak jellegzetes molekuláris változásai vastagbél-daganatokban

Norvég Finanszírozási Mechanizmus által támogatott projekt HU-0115/NA/2008-3/ÖP-9 ÚJ TERÁPIÁS CÉLPONTOK AZONOSÍTÁSA GENOMIKAI MÓDSZEREKKEL

Lymphoma sejtvonalak és gyerekkori leukémia (ALL) sejtek mikro RNS (mir) profiljának vizsgálata

pt1 colorectalis adenocarcinoma: diagnózis, az invázió fokának meghatározása, a daganatos betegség ellátása (EU guideline alapján)

Epithelialis-mesenchymalis átmenet vastagbél daganatokban

Helicobacter pylori fertozés biopsziás mintákból. történo kimutatásának újabb lehetoségei a gyomor idült. gyulladásos betegségeiben

BUDAPEST május 4-6. V. Magyar Sejtanalitikai Konferencia Molekuláris medicina: Sejtanalitika Innováció Alkalmazás ÉRTESÍTÔ

Orvosi Genomtudomány 2014 Medical Genomics Április 8 Május 22 8th April 22nd May

Expressziós microarray. Dr. Győrffy Balázs

Array vizsgálatok alkalmazása vastagbéldaganatspecifikus biomarkerek azonosítása céljából

Ph.D. értekezés tézisei. Bioinformatikai analízis és digitális jelfeldolgozás. génexpressziós adatokon

A proteomika új tudománya és alkalmazása a rákdiagnosztikában

Az öregedés és a vastagbéldaganatok kialakulásának molekuláris összefüggései. Dr. Szalayné Dr. Leiszter Katalin

KERINGŐ EXTRACELLULÁRIS VEZIKULÁK ÁLTAL INDUKÁLT GÉNEXPRESSZIÓS MINTÁZAT VIZSGÁLATA TROPHOBLAST SEJTVONALBAN

Stroma-hám interakciók a vastagbél regenerációs és tumorképződési folyamataiban

OPPONENSI VÉLEMÉNY. Dr. Lakatos Péter László köztestületi azonosító: az MTA Doktora cím elnyerése érdekében benyújtott,

szerepe a gasztrointesztinális

XVII február Budapest Marriott Hotel

VIII. Magyar Sejtanalitikai Konferencia Fény a kutatásban és a diagnosztikában

XVII február Budapest Marriott Hotel

Mit tud a tüdő-citológia nyújtani a klinikus igényeinek?

ADATBÁNYÁSZAT I. ÉS OMICS

OPPONENSI VÉLEMÉNY. Dr. Damjanovich László az MTA doktora cím elnyerése érdekében benyújtott,

A keringı tumor markerek klinikai alkalmazásának aktuális kérdései és irányelvei

Her2 fehérje overexpresszió gyomorrákokban: Hazai tapasztalatok

Tüdő adenocarcinomásbetegek agyi áttéteiben jelenlévő immunsejtek, valamint a PD-L1 és PD-1 fehérjék túlélésre gyakorolt hatása

OncotypeDX és más genetikai tesztek emlőrákban és azon túl. Dr. Nagy Zoltán Med Gen-Sol Kft.

Grádus rendszerek vizsgálata IAés IB stádiumú adenocarcinomákban

ZÁRÓJELENTÉS A MOLEKULÁRIS ONKOGENEZIS MECHANIZMUSAI GYAKORI DAGANATOKBAN C. PÁLYÁZAT TELJESÍTÉSÉRŐL

A MAGZATI SEJTEKBŐL VÉGZETT JÖVŐBELI NONINVAZÍV DIAGNOSZTIKA KIBONTAKOZÁSÁNAK ELSŐ LÉPÉSEI. Doktori (Ph.D.) értekezés tézisei

Az Idegsebészeti Szövetbank jelentősége a neuro-onkológiai kutatásokban

Szakmai részjelentés az OTKA által támogatott, azonosító számú Az emésztőrendszeri peptikus fekély kialakulása című kutatás előrehaladásáról

Válasz Dr. Balázs Margit, az MTA doktora bírálatára

VIII. Magyar Sejtanalitikai Konferencia Fény a kutatásban és a diagnosztikában

Diagnosztikai célú molekuláris biológiai vizsgálatok

XIX február 8-9. Budapest, Danubius Hotel Flamenco

SEMMELWEIS SZIMPÓZIUM SEJTANALITIKA- MOLEKULÁRIS GASZTROENTEROLÓGIA

SZTE-ELTE PROTEOMIKAI INNOVÁCIÓ: KONCEPCIÓ, EREDMÉNYEK, JÖVŐKÉP

Genomadatbázisok Ld. Entrez Genome: Összes ismert genom, hierarchikus szervezésben (kromoszóma, térképek, gének, stb.)

Válasz Prof. Dr. Szabó János opponensi bírálatára

Genomiális eltérések és génexpressszió közötti kapcsolat vizsgálata, melanomák metasztázisképzésére jellemző genetikai markerek kutatása

Hivatalos Bírálat Dr. Gődény Mária

Lehetőségek és korlátok a core-biopszián alapuló limfóma diagnosztikában

The nontrivial extraction of implicit, previously unknown, and potentially useful information from data.

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

Doktori értekezés tézisei

Bakteriális identifikáció 16S rrns gén szekvencia alapján

Új utak az antipszichotikus gyógyszerek fejlesztésében

III. Népegészségügyi Konferencia, Megnyitó A évi Gasztroenterológiai szűrővizsgálatainak eredményei. Dr. Novák János PhD.

Bevacizumab kombinációval elért hosszútávú remissziók metasztatikus colorectális carcinomában

Zárójelentés. A szkizofrénia diagnosztizálására alkalmas perifériás genetikai marker azonosítása c. T számú OTKA témáról

E4 A Gyermekkori szervezett lakossági emlőszűrések hatása az emlőműtétek

Humán genom variációk single nucleotide polymorphism (SNP)

Roche Personalised Healthcare Megfelelő kezelést az egyénnek 2009 szeptember 9

Sarkadi Margit1, Mezősi Emese2, Bajnok László2, Schmidt Erzsébet1, Szabó Zsuzsanna1, Szekeres Sarolta1, Dérczy Katalin3, Molnár Krisztián3,

TDK lehetőségek az MTA TTK Enzimológiai Intézetben

Klinikai és laboratóriumi faktorok szerepe a gyulladásos bélbetegségek lefolyásában és a terápiára adott válasz megítélésében

A pre-analitika szerepe a patológiai minták. Dr. Lotz Gábor Semmelweis Egyetem, II. sz. Patológiai Intézet

OncotypeDX az emlőrák kezelésében

Dr. Ottó Szabolcs Országos Onkológiai Intézet

A tüdőcitológia jelentősége a tüdődaganatok neoadjuváns kezelésének tervezésében

Daganatok kialakulásában szerepet játszó molekuláris folyamatok

Az orvosi biotechnológiai mesterképzés megfeleltetése az Európai Unió új társadalmi kihívásainak a Pécsi Tudományegyetemen és a Debreceni Egyetemen

avagy az ipari alkalmazhatóság kérdése biotechnológiai tárgyú szabadalmi bejelentéseknél Dr. Győrffy Béla, Egis Nyrt., Budapest

VI. Népegészségügyi Konferencia, Megnyitó 2015.

A gyulladásos bélbetegségek biológiai kezelése. Dr. Miheller Pál Semmelweis Egyetem II. sz. Belgyógyászati Klinika

A genomikai oktatás helyzete a Debreceni Egyetemen

Testösszetétel, fizikai aktivitás és életminőség vizsgálata Crohn beteg és Colitis ulcerosában szenvedő gyermekekben

1. A HUPIR egy WEB alapu információs rendszer? A betegadatok biztonságát hogy garantálják?

Új diagnosztikai és prognosztikai vizsgálatok a húgyhólyag rosszindulatú daganatain

Közös stratégia kifejlesztése molekuláris módszerek alkalmazásával a rák kezelésére Magyarországon és Norvégiában

MAGYOT évi Tudományos Szimpóziuma Május 5-6, Budapest

10. Genomika 2. Microarrayek és típusaik

A csontvelői eredetű haem-és lymphangiogén endothel progenitor sejtek szerepe tüdőrákokban. Doktori tézisek. Dr. Bogos Krisztina

A tüdő adenocarcinomák szubklasszifikációja. Dr. Szőke János Molekuláris Patológiai Osztály Budapest, 2008 december 5.

II./3.3.2 fejezet:. A daganatok célzott kezelése

Szabadgyök-reakciók és az antioxidáns rendszer gasztroenterológiai betegségekben és diabetes mellitusban. dr. Szaleczky Erika

A PET szerepe a gyógyszerfejlesztésben. Berecz Roland DE KK Pszichiátriai Tanszék

Zárójelentés a Hisztamin hatása a sejtdifferenciációra, összehasonlító vizsgálatok tumor - és embrionális őssejteken című számú OTKA pályázatról

VIII. Magyar Sejtanalitikai Konferencia Fény a kutatásban és a diagnosztikában

ALK+ tüdőrák a klinikai gyakorlatban. Dr. Ostoros Gyula Országos Korányi Pulmonológiai Intézet Budapest

Primer emlőcarcinomák és metasztázisaik immunfenotípusának vizsgálata

A terhességi trofoblaszt betegségek potenciális biológiai markerei

Multidrog rezisztens tumorsejtek szelektív eliminálására képes vegyületek azonosítása és in vitro vizsgálata

Részletes program Colitis ulcerosa. (súlyos, heveny, illetve terápiarezisztens colitis ulcerosa, diszplázia) Molnár Tamás dr.

Nan Wang, Qingming Dong, Jingjing Li, Rohit K. Jangra, Meiyun Fan, Allan R. Brasier, Stanley M. Lemon, Lawrence M. Pfeffer, Kui Li

DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉZISEI AZ OPPORTUNISTA HUMÁNPATOGÉN CANDIDA PARAPSILOSIS ÉLESZTŐGOMBA ELLENI TERMÉSZETES ÉS ADAPTÍV IMMUNVÁLASZ VIZSGÁLATA

A fej-nyaki daganatok progressziós és prognosztikai faktorainak vizsgálata. Doktori tézisek. Dr. Dános Kornél Pál

Retinoid X Receptor, egy A-vitamin szenzor a tüdőmetasztázis kontrolljában. Kiss Máté!

Colorectalis carcinomában szenvedő betegek postoperatív öt éves követése

Egyetemi doktori (PhD) értekezés tézisei

OTKA ZÁRÓJELENTÉS

Géneltérések biológiai szerepe és prognosztikai jelentősége humán malignus melanomákban

Nemzeti Onkológiai Kutatás-Fejlesztési Konzorcium a daganatos halálozás csökkentésére

Génkifejeződési vizsgálatok. Kocsy Gábor

Célzott terápiás diagnosztika Semmelweis Egyetem I.sz. Pathologiai és Kísérleti Rákkutató Intézet, Budapest Tamási Anna, Dr.

MikroRNS-ek expressziós mintázatának és patogenetikai szerepének vizsgálata a mellékvese daganataiban

VÁLASZ DR. JULOW JENİ TANÁR ÚR, AZ MTA DOKTORA OPPONENSI VÉLEMÉNYÉRE. Tisztelt Julow Jenı Tanár Úr!

Átírás:

Vastagbél biopsziás minták mrns expressziós vizsgálata és klasszifikációja oligonukleotid és cdns microarray technika segítségével Ph.D. értekezés tézisei Galamb Orsolya Programvezető: Prof. Dr. Tulassay Zsolt Témavezető: Dr. Molnár Béla Ph.D. Semmelweis Egyetem Klinikai Orvostudományok Doktori Iskola Opponensek: Dr. Garami Miklós Ph.D. Dr. Ponyi Tamás Ph.D. Szigorlati bizottság elnöke: Prof. Dr. Falus András Szigorlati bizottság tagjai: Prof. Dr. Oláh Edit Dr. Sebestyén Anna Ph.D. Dr. Patócs Attila Ph.D. Budapest 2008 1

BEVEZETÉS A vastagbélrák az egyik leggyakoribb ráktípus a világon, és az általa okozott mortalitás is jelentős. Magyarországon a colorectális rák mindkét nemben a második leggyakrabban halált okozó daganatos betegség. Hazánkban évente közel 8000 új vastag- és végbélrákos beteget regisztrálnak, és évi közel 5000 a colorectális rák miatti halálesetek száma. Emiatt válik szükségessé a korai felismerés, a genetikailag és génexpressziós szempontból eltérő daganatok elkülönítése és ennek ismeretében a terápiás eljárások javítása. A vastagbélrák korai felismerésének fontosságára világítanak rá az 5 éves túlélési adatok is. A korai stádiumban 80-90%-os, nyirokcsomó áttétek esetén 60%-os, míg előrehaladott, távoli szervi áttéttel rendelkező vastagbélráknál 10% alatti az 5 éves túlélési arány. A korábbi években elérhető és alkalmazott kutatási módszerek segítségével a betegség okainak egy kiválasztott génjére, géncsoportjára koncentrálhattunk, a teljes molekuláris biológiai háttér vizsgálata nem volt lehetséges. Erre csak az elmúlt években megjelent microarray technikák adtak lehetőséget. Az mrns expressziós microarray-k segítségével lehetővé vált nagyszámú gén expressziójának összehasonlítása különböző sejtekben, szövetekben, ugyanazon típusú sejtek/szövetek eltérő állapotaiban (pl. fiziológiás és patológiás állapot; adott drog adagolásával, illetve anélkül). Az mrns expressziós microarray technika lényege az, hogy a vizsgálatban szereplő génekkel komplementer ún. target oligonukleotidokat szilárd hordozóhoz kötik. Ezekhez hibridizáltatják az adott sejttípusból származó RNS-ről készített jelölt egyszálú cdns vagy crns molekulákat, a próbákat. A hibridizáció mértékéből következtetnek a vizsgált gének expressziós szintjére. A microarray technikák azonban nemcsak új információt adhatnak a betegség okaira vonatkozóan, hanem új diagnosztikus, differenciál-diagnosztikus lehetőséget jelentenek. PhD munkám során ezért a vastagbéldaganatok kialakulásának biomarker vizsgálatát, molekuláris biológiai hátterének további tisztázását tűztem ki célul az új teljes genom mrns expressziós microarray technikák segítségével. 2

CÉLKITŰZÉSEK Vizsgálataim célja a vastagbél biopsziás minták microarray vizsgálatra való alkalmazhatóságának igazolása, az oligonukleotid és cdns microarray rendszerek összevetése, előnyeik, hátrányaik, felhasználhatóságuk és korlátaik vizsgálata, a microarray vizsgálatok eredményeit igazoló (validációs) assay rendszer kifejlesztése és tesztelése, a vastagbél adenoma dysplasia - carcinoma szekvencia génexpressziós hátterének kutatása: azon gének meghatározása, amelyek megváltozott expressziója indikátora lehet a colorectális karcinogenezisnek, a génexpressziós eredmények alapján a vastagbélbetegségek patomechanizmusával összefüggő károsodott biológiai útvonalak keresése, valamint a vastagbélbetegségek fő diagnosztikus csoportjainak megkülönböztetését lehetővé tevő elkülönítő gének azonosítása, génexpressziós alapú kapcsolat keresése volt a vastagbél különböző szövettani elváltozásai között. VIZSGÁLATI MINTÁK ÉS MÓDSZEREK 1. Minták Összesen 182 beteg (33 egészséges, 12 colitis ulcerosás (UC), 8 Crohn-beteg (CD), 31 korai vastagbélrákos (Dukes A és B stádiumú), 37 előrehaladott vastagbélrákos (Dukes C és D stádiumú), 31 dysplasia nélküli villózus adenomás és 30 dysplasztikus adenomás) 456 biopsziás mintáját elemeztem. Az RNS izolálás céljából vett mintákat azonnal RNAlater stabilizáló reagensbe helyeztem és -80 C-on tároltam felhasználásukig. A fehérjeszintű vizsgálatra a szövettani diagnosztika céljából készült paraffinos blokkokból készített metszeteket használtam fel. Szöveti microarray (Tissue MicroArray = TMA) elemzésre 16 olyan beteg paraffinos mintáját alkalmaztam, akiknek az RNS mintáját Affymetrix microarray-n vizsgáltam, valamint 113 független betegmintát is teszteltem. 3

2. Microarray elemzések A friss fagyasztott biopsziás mintákból teljes RNS izolálása történt. A teljes RNS minták amplifikációja és fluoreszcens jelölése után 22 pár biopszás mintából (6 IBD, 6 vastagbélrák, 10 adenoma és az ép colon területről vett párhuzamos biopsziás mintákból) Atlas cdns microarray, illetve 52 biopsziás mintából (8 ép, 9 UC, 5 CD, 7 korai vastagbélrák, 8 előrehaladott vastagbélrák, 6 dysplasia nélküli adenoma, 9 dysplasztikus adenoma) Affymetrix teljes genom oligonukleotid microarray elemzést végeztem. 3. Statisztikai kiértékelés a. A cdns microarray adatok kiértékelése. A leolvasott array-ket GenePix Pro 4.1 szoftverrel értékeltem ki. A pontok (spotok) és a helyi háttér automatikus leolvasása után meghatároztam a mediánok és az átlagok hányadosát (Cy3/Cy5). Egyutas (csoport) ANOVA-t és többváltozós módszereket (diszkriminancia analízist, faktorelemzést és hierarchikus cluster analízist) SAS 6.12 statisztikai programmal, a hierarchikus cluster analízist Ward módszerrel végeztem (euklidészi távolságok). A funkcionális elemzést és az érintett biológiai útvonalakat Pathway Assist 2.53 programmal jelenítettem meg. b. Az Affymetrix oligonukleotid microarray adatok kiértékelése A minőségi elemzést követően két független normalizációs módszert alkalmaztam: a MAS5.0-t és az RMA-t. Az eltérő expressziójú gének kiválogatására (feature selection) PAM módszert ( Prediction Analysis for Microarrays módszert) alkalmaztam. Az elkülönítő génexpressziós mintázatok szemléltetésére hierarchikus cluster elemzést végeztem Genesis szoftver segítségével. A redukált változók diszkriminancia elemzésére az SPSS 15.0 programot használtam. Az adenoma-dysplasia-carcinoma szekvenciára jellemző gének meghatározása céljából a microarray adatok előfeldolgozására RMA háttérkorrekciót, quantile normalizációt és ún. median polish summarizationt -t alkalmaztam. Az előfeldolgozott microarray adatokból meghatároztam az egyes betegségcsoportokra (ép, dysplasia nélküli adenoma, dysplastikus adenoma, korai és késői vastagbélrák) jellemző mrns expressziós értékeket minden egyes transzkriptum esetében. Az expressziós értékek és a betegség stádium közötti összefüggést Kendall rangkorrelációs módszerrel határoztam meg. 4

4. RT-PCR validáció A microarray adatokat valós idejű RT-PCR-rel erősítettem meg. A cdns microarray eredmények megerősítésére EGFR (epidermális növekedési faktor receptor) és TOP1 (DNS topoizomeráz 1) egy lépéses real-time RT-PCR elemzést használtam (Roche LightCycler). Az eredmények kiértékelése RelQuant programmal történt. A teljes genom oligonukleotid microarray eredmények igazolására 52 kiválasztott gén expresszióját TaqMan valós idejű PCR-rel mértem meg, Applied Biosystems Mikrofolyadék Kártyarendszer felhasználásával. Az adatelemzés SDS 2.2 szoftverrel történt. A delta Ct értékeket (amelyek a riboszomális 18S RNS expresszióhoz normalizált expressziót jelentik) a szövettani csoportoknak megfelelően csoportosítottam, majd Student t-tesztet végeztem az expressziós értékek csoportok közötti összehasonlítására. 5. Fehérjeszintű vizsgálat A potenciális markermolekulák fehérjeszintű vizsgálat céljából hagyományos EGFR immunhisztokémiát végeztem, valamint 119 betegből származó összesen 289 mintából oszteopontin és oszteonektin szöveti microarray vizsgálat történt. A fehérje markerek expressziója és a betegség stádiuma közötti összefüggés statisztikai elemzésére Pearson khitesztet és Fischer exact tesztet használtam. EREDMÉNYEK 1. A vastagbélbetegségekben csökkenten vagy fokozottan működő gének azonosítása A vastagbélrákra a DNS replikációban, a sejtciklusban, az extracelluláris mátrix átépítésében, az átírás szabályozásában, az onkogenezisben és a növekedési faktor irányította sejtproliferációban szerepet játszó gének fokozott működése, valamint a DNS javításban, a tumor szuppresszióban és az apoptózisban szerepet játszó gének csökkent működése a jellemző. A sejtadhézióval, illetve transzport folyamatokkal kapcsolatos számos gén expressziója is eltért az ép nyálkahártyához viszonyítva. Ezekhez az mrns expressziós változásokhoz társul több, az immunszabályozáshoz, valamint az érképződéshez kapcsolódó gén károsodott kifejeződése. Adenomában az ép nyálkahártyától eltérő, károsodott génexpressziót igazoltam a transzport- (ABCA8, TRPM6, akvaporin-8), a sejtadhézió- (CXCL12, CD44, ADAMszerű decizin 1, klaudin-1, α6-integrin), a metabolizmus- (karbon-anhidráz I, foszfodiészteráz-3a), a sejtproliferáció (MET, CXCL2, CXCL3 onkogének, tumor- 5

asszociált kalcium jelátvivő 2) és az apoptózis funkcionális csoportokhoz tartozó génekben. IBD-ben elsősorban az immunszabályozással, a sejtproliferációval, a transzport folyamatokkal és a metabolizmussal kapcsolatos gének mrns szintjének változását tapasztaltam. Szintén észleltem az extracelluláris mátrix átépülésben, és a sejten belüli jelátviteli utakban szerepet játszó gének károsodott működését. 2. A colorectális adenoma-dysplasia-carcinoma szekvencia génexpressziós markerei A vastagbél adenoma-dysplasia-carcinoma szekvencia előrehaladásával párhuzamosan 918 gén folyamatosan fokozódó (p<0,002), míg 392 gén folyamatosan csökkenő (p<0,002) működését tapasztaltam. 17 potenciális markert valós idejű PCR-rel is megerősítettem. A validált mrns expressziós markerek közül 15 az adenoma-dysplasia-carcinoma szekvenciát követve szignifikánsan fokozódó expressziót mutat. Ebből tíz, a colorectális adenomadysplasia-carcinoma átmenettel párhuzamosan fokozódó mrns expressziójú, valós idejű PCR-rel is megerősített szöveti marker, amelyet még nem írtak le az irodalomban. Ezek a következők: szöveti metalloproteináz gátló-1 és -3, von Willebrand faktor, interleukin-8, melanoma sejtadhéziós molekula, trombospondin-2, kollagén-4a1, mátrix GLA fehérje, interleukin-1 receptor antagonista és a kalumenin. Szignifikánsan csökkent expressziójúnak 2 gén bizonyult (p<0,05). A prosztaglandin D2 receptor és az amnionless homológ a colorectális adenoma-dysplasia-carcinoma szekvencia fokozatosan csökkenő mrns expressziójú, validált, eddig még le nem írt markerei. Két marker (oszteopontin és oszteonektin) expresszióját szöveti microarray technológiával fehérjeszinten is megvizsgáltam. Erős korrelációt találtam mindkét fehérje fokozatosan emelkedő expressziója és a vastagbél adenoma-dysplasiacarcinoma szekvencia között. 3. A vastagbélbetegségek altípusainak megkülönböztetése Azonosítottam a korai és előrehaladott vastagbélrákok molekuláris alapú megkülönböztetésére alkalmas, 100 leginkább eltérő mrns expressziójú gént. A vastagbélrák két alcsoportja között leginkább a metabolikus- és transzport folyamatokkal összefüggő gének expressziója tért el. Előrehaladott vastagbélrákban 6

az apoptózissal és az immunválasszal kapcsolatos gének működése csökkent. A szénhidrát- és zsírsav anyagcseréért, valamint az energiaháztartásért felelős gének mrns expressziója a vastagbélrák progressziójával szignifikánsan fokozódott. Adenomában a dysplasztikus átalakulás során a sejtproliferáció, a DNS replikáció és a transzkripció fokozódott, míg az immunválaszban szerepet játszó gének működése csökkent. Crohn-betegségre egyes szénhidrátanyagcsere gének, colitis ulcerosára pedig számos sejtproliferációhoz, apoptózishoz, immunszabályozáshoz, transzport- és katabolikus folyamathoz kapcsolódó gén fokozott működése jellemző. 4. Az elkülönítő mrns expressziós markercsoportok leszűkítése a. A Clontech cdns microarray rendszer esetén A 3 kórisme (adenoma, CRC, IBD) között a szűrt ANOVA módszerrel 17 gén esetén találtam szignifikánsan eltérő expressziót (p<0,05). A 22 vastagbél biopsziás mintát a hagyományos szövettani diagnózisnak megfelelően csoportosítottam az ANOVA géneken alapuló cluster elemzés során. A faktorelemzést során két funkcionális géncsoport (két jelentős exploratív varianciájú faktor) különült el, amelyek expressziós szintje alapján a vizsgált betegségcsoportok megkülönböztethetőek egymástól. A diszkriminancia analízissel kiválogatott gének expressziós szintje alapján a 3 diagnózis csoport egyértelműen elkülöníthető. Ezek a gének a következők: a HSF1, a bisztinszerű molekula, a kalgranulin A és a TNFR szupercsalád 10c tagja. b. Az Affymetrix oligonukleotid microarray rendszer esetén Minden diagnózis esetén meghatároztam az elkülönítéshez leginkább segítséget nyújtó 100 gént, és azonosítottam a két különböző normalizációs módszer alkalmazása után előállított génlistákban egyaránt szereplő géneket (átfedő diszkriminátor gének). Vizsgálataim során 27, 13, illetve 10 ilyen gént azonosítottam, melyek mrns expressziós mintázata a vastagbél adenomával, a colorectális carcinomával, illetve a gyulladásos bélbetegségekkel asszociálódik. A mintákat a lépésenkénti diszkriminancia elemzéssel nyert 7 elkülönítő gén (indolamin-pyrrol-2,3-dioxigenáz, ektodermális-neurális kortex, TIMP3, fukoziltranszferáz-8, kollektin alcsalád 12. tagja, karboxipeptidáz D és 7

transzglutamináz 2) expressziója alapján 96.2%-os pontossággal tudtam a diagnosztikus csoportba besorolni. 5. A microarray eredmények megerősítése A cdns microarray vizsgálat eredményeivel összhangban a vastagbélrákos minták EGFR és TOP1 mrns szintje nagyobb, mint az ép párjuké (relatív hányados: 3,008, p=0,0487, illetve relatív hányados: 2,800, p=0,0492). A vastagbélrákos mintákban az ép mintákhoz képest megfigyelt fokozott EGFR fehérje expressziós szintek korrelálnak mind a microarray vizsgálatokban, mind a RT-PCR során kapott EGFR mrns expressziós adatokkal. A validáció céljából kiválasztott 52 vizsgált génből 46 expressziója szignifikánsan összefüggött az Affymetrix microarray-ken mért expresszióval (p<0,05). KÖVETKEZTETÉSEK Eredményeimet összefoglalva arra következtethetünk, hogy az mrns expressziós markerpanelek vizsgálata lehetőséget nyújt a vastagbél minták osztályozására, még kisméretű biopsziás minták esetén is. A kis beavatkozással nyerhető biopsziás minták génexpressziós elemzésével az ép, az adenoma, a CRC és az IBD mintákon kívül a vastagbélrák különböző stádiumai is osztályozhatók. Munkámban a colorectális adenoma-dysplasia-carcinoma szekvencia jellemző progressziós markereit is azonosítottam. Az oszteopontin és az oszteonektin a legfontosabb progressziós markerek, amelyeket RT-PCR-rel és szöveti microarray vizsgálattal is megerősítettem, mind az eredeti, mind független mintaszeten. Az oszteopontin daganatképzésben, az érátrendeződésben és immunszabályozásban való szerepe, és az oszteonektin sejtadhézióra és proliferációra tett hatása e két molekulát a jövőben új rákellenes gyógyszerek kifejlesztésének célpontjává teheti. A szövettani diagnózisokhoz génexpressziós elemzéssel jellemző molekuláris mintázat rendelésének hosszútávú előnye az, hogy betegség-specifikus génmintázatok segítségével megteremthető a pontosabb diagnosztika lehetősége: a szövettanilag korlátozottan értékelhető minták felhasználásával biztosabb diagnózis felállítása, a szövettani vizsgálattal bizonytalan kórisme, illetve a mélységi invázió, áttét vitatható jelenléte esetén a szövettani szerkezet megismerésének támogatása. Az elkülönítő gének listája még pontosabbá tehető az egyes összehasonlításokban alkalmazott nagyobb mintaszámú vizsgálatokkal. Az mrns expressziós mintázat alapú diagnosztika kifejlesztésének fontos feladatai közül alapvető a 8

független mintahalmazon való tesztelés. A diagnosztikus lehetőséget nyújtó elkülönítő géneket tartalmazó miniarray-k kereskedelmi forgalomba kerülésével a jövőben könnyebbé és gyorsabbá válhat a pontos kórisme megállapítása. LEGFONTOSABB ÚJ MEGÁLLAPÍTÁSOK - A biopsziás minták teljes genom oligonukleotid microarray vizsgálati módszere az Affymetrix oligonukleotid microarray minőségi kritériumoknak messzemenően megfelelőnek, standardizáltnak és jól reprodukálhatónak bizonyult. - A Taqman Mikrofolyadék Kártyarendszer, amellyel párhuzamosan akár 96 gén expresszióját lehet vizsgálni 10-100 mintán különösen alkalmas a chipen mért génexpressziós változások nagy teljesítményű, gyors és költséghatékony valós idejű PCR-es megerősítésére. - Az oszteopontin és az oszteonektin fokozatosan emelkedő mrns és fehérje expressziója erősen korrelál a vastagbél adenoma-dysplasia-carcinoma szekvencia előrehaladásával. - Tíz, a colorectális adenoma-dysplasia-carcinoma átmenettel párhuzamosan fokozódó mrns expressziójú, valós idejű PCR-rel is megerősített szöveti markert azonosítottam, amelyet még nem írtak le az irodalomban. Ezek a következők: szöveti metalloproteináz gátló-1 és -3, von Willebrand faktor, interleukin-8, melanoma sejtadhéziós molekula, trombospondin-2, kollagén-4a1, mátrix GLA fehérje, interleukin-1 receptor antagonista és a kalumenin. - A prosztaglandin D2 receptor és az amnionless homológ a colorectális adenoma-dysplasiacarcinoma szekvencia fokozatosan csökkenő mrns expressziójú, validált, eddig még le nem írt markerei. - Vizsgálataim során 27, 13, illetve 10 top gént azonosítottam, melyek mrns expressziós mintázata a vastagbél adenomával, a colorectális carcinomával, illetve a gyulladásos bélbetegségekkel asszociálódik. - Azonosítottam a korai (Dukes A és B stádiumú) és előrehaladott (Dukes C és D stádiumú) vastagbélrákok molekuláris alapú megkülönböztetésére alkalmas, 100 leginkább eltérő mrns expressziójú gént. AZ ÉRTEKEZÉS TÉMÁJÁVAL KAPCSOLATOS KÖZLEMÉNYEK Galamb O, Győrffy B, Sipos F, Spisák S, Németh AM, Miheller P, Tulassay Z, Dinya E, Molnár B. Inflammation, adenoma and cancer: objective classification of colon biopsy specimens with gene expression signature. Dis Markers. 2008 (nyomtatásban) IF: 2.438 9

Galamb O, Győrffy B, Sipos F, Dinya E, Krenács T, Berczi L, Szőke D, Spisák S, Solymosi N, Németh AM, Juhász M, Molnár B, Tulassay Z. Helicobacter pylori and antrum erosion specific gene expression patterns: the discriminative role of CXCL13 and VCAM1 transcripts. Helicobacter. 2008 Apr;13(2):112-26. IF: 2,477 Galamb O, Sipos F, Dinya E, Spisák S, Somorácz A, Molnár B, Tulassay Z. Vastagbélbiopszia funkcionális mrns-expressziós vizsgálata és osztályozása általános cdns microarray technikával. Orv Hetil. 2008 Feb 3;149(5):219-32. Galamb O, Győrffy B, Sipos F, Spisák S, Németh AM, Miheller P, Dinya E, Molnár B, Tulassay Z. Vastagbél-adenoma, vastagbélrák és IBD-specifikus génexpressziós mintázatok meghatározása teljes genomszintű oligonukleotid microarray-rendszerrel. Orv Hetil. 2007 Nov 4;148(44):2067-79. Galamb O, Sipos F, Molnár B, Szőke D, Spisák S, Tulassay Z. Evaluation of malignant and benign gastric biopsy specimens by mrna expression profile and multivariate statistical methods. Cytometry B Clin Cytom. 2007 Sep;72(5):299-309. IF: 2,065 Galamb O, Sipos F, Dinya E, Spisák S, Tulassay Z, Molnár B. mrna expression, functional profiling and multivariate classification of colon biopsy specimen by cdna overall glass microarray. World J Gastroenterol. 2006 Nov 21;12(43):6998-7006. Galamb O, Sipos F, Fischer K, Tulassay Z, Molnár B. The results of the expression array studies correlate and enhance the known genetic basis of gastric and colorectal cancer. Cytometry B Clin Cytom. 2005 Nov;68(1):1-17. IF: 1,742 Galamb O, Molnár B, Tulassay Z. DNS chipek génexpressziós mintázatok vizsgálatára és alkalmazásuk a diagnosztikában. Orv Hetil. 2003;144(1):21-7. Herszényi L, Sipos F, Galamb O, Solymosi N, Hritz I, Miheller P, Berczi L, Molnár B, Tulassay Z. Matrix metalloproteinase-9 expression in the normal mucosa-adenoma-dysplasiaadenocarcinoma sequence of the colon. Pathol Oncol Res. 2008 Mar 18 IF: 1.241 10

Sipos F, Galamb O, Herszényi L, Molnar B, Solymosi N, Zagoni T, Berczi L, Tulassay Z. Elevated insulin-like growth factor 1 receptor, hepatocyte growth factor receptor and telomerase protein expression in mildly active ulcerative colitis. Scand J Gastroenterol. 2008; 43(3): 289-298. IF: 1,869 Tóth K, Galamb O, Hevér-Pálfy T, Solymosi N, Miheller P, Müllner K, Spisák S, Sipos F, Molnár B, Tulassay Z. Vastagbél betegségben szenvedők perifériás vérének mrns expressziós vizsgálata. Magy Belorv Arch. 2007; 60:531 539. Spisák S, Molnár B, Galamb O, Sipos F, Tulassay Z. Fehérje chipek elméleti alapjai és alkalmazási lehetőségük az orvosi diagnosztikában és kutatásban. Orv Hetil. 2007; 148(32):1511-1520. Hagymási K, Molnár B, Sipos F, Galamb O, Tulassay Z. A colorectalis rák kialakulásának ôssejtelmélete és összefüggése a molekuláris biológiai adatokkal. Orv Hetil. 2007;148(17):779-85. Model F, Osborn N, Ahlquist D, Gruetzmann R, Molnár B, Sipos F, Galamb O, Pilarsky C, Saeger HD, Tulassay Z, Hale K, Mooney S, Lograsso J, Adorjan P, Lesche R, Dessauer A, Kleiber J, Porstmann B, Sledziewski A, Lofton-Day C. Identification and validation of colorectal neoplasia-specific methylation markers for accurate classification of disease. Mol Cancer Res. 2007 Feb;5(2):153-63. IF: 4,759 Nagy GR, Győrffy B, Galamb O, Molnár B, Nagy B, Papp Z. Use of routinely collected amniotic fluid for whole-genome expression analysis of polygenic disorders. Clin Chem. 2006 Nov;52(11):2013-20. IF: 5,454 Ladányi A, Sipos F, Szőke D, Galamb O, Molnár B, Tulassay Z. Laser microdissection in translational and clinical research. Cytometry A. 2006 Sep 1;69(9):947-60. IF: 3,293 Miheller P, Müzes G, Galamb O, Molnár B, Tulassay Z. A gyulladásos bélbetegségek molekuláris háttere. Orv Hetil. 2006 Jul 30;147(30):1395-403. 11

Sipos F, Szőke D, Galamb O, Molnár B, Tulassay Z. A lézer-mikrodisszekció jelentősége és gyakorlati alkalmazása a klinikai kutatásban és a diagnosztikai módszerfejlesztésben. Orv Hetil. 2004 Jun 27;145(26):1355-61. Sipos F, Galamb O, Molnár B, Tulassay Z. Chiptechnikák alkalmazása vastagbélrákban. Orv Hetil, 2004; 145(19):993-9. Molnár B, Sipos F, Galamb O, Tulassay Z. Molecular detection of circulating cancer cells. Dig Dis. 2003;21:320-25. IF: 1,151 AZ ÉRTEKEZÉS TÉMÁJÁVAL KAPCSOLATOS KÖZÖLT ABSZTRAKTOK Galamb O, Galamb B, Solymosi N, Sipos F, Spisák S, Molnár B, Tulassay Z. New gene expression markers of colorectal adenoma-dysplasia-carcinoma sequence. Gut, 56(Suppl III): A312-A312 Oct 2007 Galamb O, Solymosi N, Sipos F, Spisák S, Molnár B, Tulassay Z.Differential diagnostic mrna expression patterns of colorectal biopsy specimens. Gut, 56(Suppl III): A315-A315 Oct 2007, best abstracts award Spisák S, Galamb O, Solymosi N, Galamb B, Nemes B, Sipos F, Valcz G, Molnár B, Tulassay Z. Determination of progression markers of early and late stage colorectal cancer by antibody microarrays. Gut, 56(Suppl III): A317-A317 Oct 2007 Molnár J, Molnár B, Galamb O, Németh A, Zágoni T, Miheller P, Galamb B, Tulassay Z. Selenoprotein W, selenoprotein P and glutathione peroxidase mrna expression in human colonic mucosa cells. Gut, 56(Suppl III): A248-A248 Oct 2007 Sipos F, Spisák S, Krenács T, Galamb O, Galamb B, Valcz G, Solymosi N, Molnár B, Tulassay Z. Tissue microarray based classification of early and late stage colorectal cancer using optical and virtual microscopy. Gut, 56(Suppl III): A66-A66 Oct 2007 Molnár B, Galamb O, Solymosi N, Zágoni T, Németh A, Miheller P, Juhász M, Tóth K, Spisák S, Tulassay Z. Highly sensitive and specific detection of colorectal cancer (CRC) and 12

adenoma in peripheral blood by mrna expression chip technology- correlation to local biopsy expression data. Gut, 56(Suppl III): A66-A67 Oct 2007 Molnar B, Galamb O, Galamb B, Solymosi N, Sipos F, Spisák S, Tóth K, Miheller P, Herszényi L, Tulassay Z. Peripheral blood gene expression markers of local and progressive colorectal diseases determined by whole genome mrna array analysis. Annals Oncol, 18:VII83-VII83 Suppl. 7 2007 Molnar B, Galamb O, Galamb B, Solymosi N, Sipos F, Spisák S, Tóth K, Miheller P, Zágoni T, Németh A, Tulassay Z. Peripheral blood gene expression markers of local and progressive colorectal diseases determined by whole genome mrna array analysis. Gastroenterology, 132(4):A295-A296 Suppl. 2 Apr 2007 Galamb O, Galamb B, Solymosi N, Sipos F, Spisák S, Tulassay Z, Molnár B. Gene expression aspects of adenoma-dysplasia-carcinoma sequence - Results of a whole genomic expression profiling study. Gastroenterology, 132(4):A297-A297 Suppl. 2 Apr 2007 Spisák S, Galamb O, Solymosi N, Galamb B, Nemes B, Sipos F, Zágoni T, Tóth K, Molnár B, Tulassay Z. Progression markers of early and late stage colorectal cancer determined by protein arrays. Gastroenterology, 132(4):A297-A297 Suppl. 2 Apr 2007 Galamb O, Győrffy B, Sipos F, Spisák S, Herszényi L, Miheller P, Tulassay Z, Molnár B. Inflammation, adenoma and cancer: objective classification of colon biopsy specimen by whole genomic mrna expression analysis. Gut, 55(Suppl V) Oct 2006 best abstracts award Győrffy B, Galamb O, Molnár B, Szőke D, Győrffy A, Tulassay Z. NF-kappa-B transcription factor represents a key element in a putative transcription regulatory network responsible for the transition between adenoma and carcinoma. Gut, 55(Suppl V) Oct 2006 Molnár B, Galamb O, Kozlovszky M, Dinya E, Győrffy B, Tulassay Z. Automated classification of colon biopsy specimen mrna expression profiles using linear discriminant analysis and neural networks in combination with PAM. Gut, 55(Suppl V) Oct 2006 13

Spisák S, Galamb O, Győrffy B, Nemes B, Molnár B, Tulassay Z. Correlation between mrna expression and protein array results in colorectal cancer. Gut, 55(Suppl V) ct 2006 Herszenyi L, Sipos F, Galamb O, és mtsai. Correlation between matrix metalloproteinase-9 immunohistochemistry and mrna expression array results in colorectal cancer. Annals Oncol, 17:40-41 Suppl. 6 2006. Herszényi L, Sipos F, Galamb O, Győrffy B, Hritz I, Pregun I, Molnár B, Tulassay Z. Alterations of matrix metalloproteinase-9, hepatocyte growth factor receptor and insulin-like growth factor receptor-1 expressions in ulcerative colitis. Gastroenterology, 130(4):A488- A488 Suppl. 2 Apr 2006 Győrffy B, Galamb O, Molnar B, Tulassay Z. Comparative promoter analysis suggests the role of the NF kappa B transcription factor in the transition between adenoma and carcinoma. Gastroenterology, 130(4):A532-A532 Suppl. 2 Apr 2006 Galamb O, Sipos F, Győrffy B, Fischer K, Molnár B, Tulassay Z. Discrimination of inflammatory bowel disease subtypes using whole genomic mrna expression microarray technology in colon biopsy specimen. Gut, 54(Suppl VII): A166-A166 Oct 2005 Molnár B, Galamb O, Sipos F, Győrffy B, Spisák S, Fischer K, Tulassay Z. Whole genomic mrna expression profiling of early and advanced staged colorectal cancer and precancerous adenoma biopsy samples: searching for candidate genes and pathways involved the carcinogenesis and pathomechanism. Gut, 54(Suppl VII): A138-A138 Oct 2005 Spisák S, Galamb O, Sipos F, Molnár B, Tulassay Z. expression microarray data. Gut, 54(Suppl VII): A242-A242 Oct 2005 Genetic pathway analysis of Galamb O, Sipos F, Molnar B, és mtsai. Gene expression profiling in colon biopsy specimens from inflammatory bowel diseases using cdna microarray technology. Tissue Antigens, 64(4): 400-400 Oct 2004 Galamb O, Sipos F, Molnár B, Tulassay Z. Diagnosis of malignancy in colon biopsy specimen by mrna expression profiling. Gut, 53(Suppl VI) Oct 2004 14

Galamb O, Sipos F, Molnár B, Kopper L, Dinya E, Tulassay Z. Diagnosis of malignancy in colon biopsy specimen by mrna expression profiling. Gastroenterology, 126(4): A244- A244 Suppl. 2 Apr 2004 Galamb O, Sipos F, Molnár B, Tulassay Z. Evaluation of gene expression pattern from gastric and colonic biopsy specimens. Z Gastroenterol, 2003;41:437. KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS Köszönetet szeretnék mondani mindazoknak, akik segítették PhD munkám elkészítését: - programvezetőmnek, Prof. Dr. Tulassay Zsolt egyetemi tanárnak, és témavezetőmnek, Dr. Molnár Béla tudományos főmunkatársnak, hogy lehetővé tették és támogatták PhD munkám elkészítését a Semmelweis Egyetem II. sz. Belgyógyászati Klinikáján; - Dr. Garami Miklós és Dr. Ponyi Tamás opponenseknek, valamint Dr. Molnár Jeannette és Dr. Müllner Katalin házi opponenseknek PhD dolgozatom alapos áttekintéséért; - Dr. Krenács Tibornak szakmai és a szöveti microarray vizsgálatokban nyújtott elengedhetetlen segítségéért; - Dr. Berczi Lajos egyetemi adjunktusnak a személyes konzultációk során nyújtott értékes és hasznos tanácsaiért; - Dr. Solymosi Norbertnek, Dr. Győrffy Balázsnak és Dr. Dinya Eleknek a bioinformatikai elemzések professzionális kivitelezéséért; - Csorba Gézáné Marica és Kónyáné Farkas Gabriella szakasszisztenseknek a gyakorlati munkámban nyújtott segítségükért; - a Sejtanalitika Laboratórium összes dolgozójának támogatásukért; - Dr. Sipos Ferencnek szakmai támogatásáért és barátságáért. Végül, de nem utolsósorban köszönöm Férjemnek és Családomnak, hogy mindenben mellettem álltak és állnak. 15