Nötrofillerde endoplazmik retikulum stresinin ve apoptoz yolaklarının yineleyen düzelen multipl sklerozda dimetil fumarat tedavisinin etkinliğinin değerlendirilmesinde biyobelirteç olarak kullanımının boylamsal araştırması / Buse Aydın ; thesis advisor Birsen Can Demirdöğen.

Tez (Yüksek Lisans)--TOBB ETÜ Fen Bilimleri Enstitüsü Nisan 2025.

Multipl skleroz (MS), merkezi sinir sistemini (MSS) etkileyen, otoimmün, nörodejeneratif ve nöroenflamatuar bir hastalık olup genellikle 20-40 yaş arası genç yetişkinlerde travma harici engelliliğin bir sebebi olarak görülür. Dimetil fumarat (DMF), MS'nin en sık görülen yineleyen-düzelen formunda (RRMS) birinci basamak tedavi olarak kullanılan immünmodülatör bir ilaçtır. MS'nin kesin bir tedavisi olmamakla birlikte hastalık seyrini değiştiren tedaviler, bireyler arası farklılıklar ve semptomların heterojen doğası nedeniyle her zaman etkili olmayabilir. Bu durumda, hastalık progresyonunu erken dönemde yansıtabilecek biyobelirteçlere ihtiyaç vardır. Nötrofiller, bağışıklık sisteminde fagositoz yapabilen, enflamatuar molekülleri düzenleyen ve antijen sunarak MS'nin otoimmün doğasına katkıda bulunabilen en yaygın lökositlerdir. Nörodejeneratif hastalıklarda görülen endoplazmik retikulum (ER) stresi, artan protein yükünün tolere edilememesi sonucunda hücrede homeostaz kaybına ve apoptoza neden olur. MS'de nötrofiller tarafından düzenlenen enflamatuar molekülllerde ve ayrıca MSS'de görülen lezyonlarda ER stres belirteçlerinde artış bildirilmiştir. Bu tez çalışmasında, RRMS hastalarının nötrofillerinde ER stresi ve apoptoz belirteci genlerin ve proteinlerin rölatif ifade seviyeleri (REL) tedavi yanıtı kapsamında incelenmiştir. Ankara Bilkent Şehir Hastanesi Nöroloji Polikliniğine başvuran RRMS hastalarının DMF tedavisi öncesi (0A) ve tedavinin 3.ayı (3A) ile 6.ayında (6A) oluşturulan gruplarda bu genlerin REL değerleri, gerçek zamanlı PCR sonuçlarından hesaplanmıştır. Analizler, 6A grubunda 0A grubuna kıyasla BCL2 ve CASP3 genlerinin REL değerlerinde anlamlı artış göstermiştir. Ayrıca, bu genlere ait protein düzeylerindeki değişimler de incelenmiştir. 0A, 3A ve 6A grupları arasında yapılan analizlerde, genişletilmiş engellilik durum ölçeği (EDSS) puanında anlamlı bir azalma, T2 lezyon sayılarında ise 3A ve 6A gruplarında 0A grubuna kıyasla düşüş saptanmıştır. BCL2 geninin REL değerindeki değişim ile EDSS puanı ve T2 lezyon sayısı değişimi arasında negatif bir ilişki bulunurken; Bcl2 ve Kaspaz-3 proteinlerin REL değerlerindeki değişimlerle T2 lezyon sayısında görülen değişim arasında pozitif, EDSS puanında görülen değişim arasında negatif bir ilişki belirlenmiştir. Bu çalışma, BCL2 ve CASP3 genlerinin REL değerleri ile BCL2 geni, Kaspaz-3 ve Bcl2 proteinlerinin klinik parametrelerle gösterdiği anlamlı ilişkinin önemine ve apoptoz belirteçlerinin tedavi yanıtını yansıtan potansiyel biyobelirteçler olarak değerlendirilmesine işaret etmektedir. Ayrıca, bu tez çalışması RRMS'li hastaların nötrofillerinde ER stres ve apoptoz belirteci genlerin DMF tedavi yanıtı kapsamında incelendiği ilk çalışma olup, MS'de tedavi etkinliğinin erken dönemde belirlenmesinde biyobelirteç, tanı kiti ve biyosensör geliştirme stratejileri açısından Biyomedikal Mühendisliği alanına katkı sağlamaktadır.

Multiple sclerosis (MS) is an autoimmune, neurodegenerative, and neuroinflammatory disease affecting the central nervous system (CNS) and is usually a cause of non-traumatic disability in young adults aged 20-40 years. Dimethyl fumarate (DMF) is an immunomodulatory drug used as a first-line treatment for the most common relapsing-remitting form of MS (RRMS). While there is no definitive cure for MS, treatments that modify the disease course may not always be effective due to inter-individual differences and the heterogeneous nature of symptoms. In this case, biomarkers that can reflect disease progression at an early stage are needed. Neutrophils are the most common leukocytes in the immune system that can phagocytose, regulate inflammatory molecules, and contribute to the autoimmune nature of MS by presenting antigens. The endoplasmic reticulum (ER) stress seen in neurodegenerative diseases leads to loss of cell homeostasis and apoptosis due to the inability to tolerate the increased protein load. Increased levels of inflammatory molecules regulated by neutrophils and ER stress markers in CNS lesions have been reported in MS. In this thesis, the relative expression levels (REL) of ER stress and apoptosis marker genes and proteins in neutrophils of RRMS patients were analyzed in the context of treatment response. REL values of these genes were calculated from real-time PCR results of RRMS patients admitted to the Neurology Outpatient Clinic of Ankara Bilkent City Hospital before DMF treatment (0A) and in groups formed at the 3rd month (3A) and 6th month (6A) of treatment. Analyses showed a significant increase in BCL2 and CASP3 genes' REL values in the 6A group compared to the 0A group. Changes in protein levels of these genes were also analyzed. Analyses among the 0A, 3A, and 6A groups revealed a significant decrease in expanded disability severity scores (EDSS) and a reduction in the number of T2 lesions in the 3A and 6A groups compared to the 0A group. While a negative correlation was found between the change in BCL2 gene's REL values and the change in EDSS score and T2 lesion number, a positive correlation was found between the changes in REL values of Bcl2 and Caspase-3 proteins and the change in T2 lesion number, and a negative correlation was found between the change in EDSS score. This study highlights the importance of the REL values of BCL2 and CASP3 genes, as well as the significant association of BCL2 gene, Caspase-3 and Bcl2 proteins with clinical parameters. It also suggests the evaluation of apoptosis markers as potential biomarkers reflecting treatment response. Furthermore, this thesis is the first study to examine ER stress and apoptosis marker genes in neutrophils of patients with RRMS in the context of DMF treatment response. It contributes to the field of Biomedical Engineering by providing insights into the for the early determination of treatment efficacy in MS, as well as strategies for the development of biomarkers, diagnostic kits and biosensors.