“Molecular Biology and Evolution” dergisinin ağustos ayı kapak konusu “PHACT” varyantların hastalık yapıcı etkisi olup olmadığını yüksek isabetle saptayabiliyor.
Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Öğretim Üyeleri Ogün Adebali’nin yürütücülüğünü yaptığı, Öznur Taştan’ın katkı sağladığı proje “PHACT” evrimsel biyoloji alanında prestijli dergilerden biri olan “Molecular Biology and Evolution” dergisinde yer aldı. Derginin ağustos ayı kapağına da konu olan çalışmada varyantların hastalık yapıcı etkisi olup olmadığını yüksek isabetle saptayabilen PHACT algoritması anlatılıyor.
Her insanın genomu kendisine özgü ve diğerlerinden 4 milyon harf kadar farklıdır. Bu farklılıkların anlaşılması hastalıkların erken dönemde teşhis edilmesi açısından oldukça mühimdir. Genomumuzdaki değişikliklerin analizi nadir hastalıkların erken tanısı, sağlıklı bir insanın kansere yatkınlığı, hatta gebelik öncesi anne ve babadan alınan örneklerle olası hastalık tahmini yapılması gibi pek çok açıdan değerlidir. Bir varyantın hastalığa sebep olup olmadığını anlamak konusunda biyokimyasal yöntemler ve klinik çalışmalar kullanılsa da büyük ölçekli bireysel farklılıkların hızlı ve etkili bir şekilde yorumlanması konusunda hesaplamalı yöntemler önemli bir kaynak oluşturuyor.
Varyantların hastalık yapıcı etkisi olup olmadığını yüksek isabetle saptayabilen PHACT algoritması konusunda makalenin ilk yazarı, doktora sonrası araştırmacı Nurdan Kuru şu bilgileri verdi: “PHACT insanda olan bir varyantın etkisini tahmin etmek için filogenetik bilgiyi ve türlerin ortak evrimsel geçmişini göz önüne alıyor. Yani, insandaki bir değişimin etkisini tahmin edebilmek adına evrimsel geçmiş boyunca bu değişimin hangi türlerde meydana geldiğini belirleyip türler arası benzerlikleri/farklılıkları da göz önüne alarak söz konusu değişime karşı insandaki toleransı tahmin etmeye çalışıyoruz. Bu tolerans ne kadar yüksekse değişim o kadar nötr etkiye sahip olurken, protein işlevindeki tolerans düşüklüğü hastalıkla bağlantı kurma konusunda yönlendiricidir”.
PHACT’i varyant etkisi tahmininde kullanılan diğer algoritmalardan ayıran en önemli farkın yalnızca çoklu dizi hizalaması değil evrimsel geçmişi ve türler arası atasal ilişkileri göz önüne alması olduğunu belirten Nurdan Kuru, “Mevcut yöntemler değişimlerin bağımsız bir şekilde meydana gelip gelmemesi, amino asitlerin özellikleri, proteinin ve değişim meydana gelen pozisyonun dinamiklerini analiz etmek konusunda eksik kalıyor. Oluşturduğumuz test kümesi üzerinde PHACT ROC ve PR eğrileri altında kalan alan kıyaslamalarında %95-96 oranında sonuç vererek dahil olduğu geleneksel istatistiksel yöntemler kategorisindeki diğer araçlardan daha iyi çalışmıştır” dedi.
Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Öğretim Üyesi Ogün Adebali ise projenin gelecek planları ile ilgili şunları söyledi “Tüm olası varyantları laboratuvar ortamında biyokimyasal yöntemlerle test etmemiz çok zor olduğundan, hesaplamalı yöntemlere olan ihtiyaç veri kümelerinin büyümesi ile daha da gün yüzüne çıktı. Biz proteinlerin evrimsel geçmişlerini dikkatle incelediğimizde isabetli çıkarımlar yapabileceğimizi görüyoruz. Bu çalışmayı hipotezimizin ilk testi olarak düşünüyoruz. PHACT’e dayalı makine öğrenmesi tabanlı bir algoritma üzerinde çalışmalarımız devam ediyor. Şu anki testlerimiz mevcut makine öğrenmesine dayalı yöntemlerden daha iyi sonuç elde ettiğimizi gösteriyor. Yakın zamanda yayımlamayı planladığımız yeni çalışmamızın da literatüre önemli bir katkı sunmasını ve varyant etkisi tahmini için klinikte kullanılabilecek seviyede güvenilir bir araç olmasını bekliyoruz”.
İlgili çalışma Öğretim Üyesi Ogün Adebali’nin araştırma grubu tarafından gerçekleştirilmiş, kendisinin yürütücülüğünü yaptığı TÜSEB ve EMBO projelerince desteklenmiştir. Çalışmada TÜBİTAK ULAKBİM hesaplama kümeleri ile Sabancı Üniversitesi bünyesindeki TOSUN kümesi kullanılmıştır. Nurdan Kuru, Öznur Taştan ve Ogün Adebali’nin yanı sıra yazarlar arasında Sabancı Üniversitesi doktora sonrası araştırmacıları Onur Dereli ve Emrah Akkoyun ile doktora öğrencisi Aylin Bircan yer almaktadır.
Nurdan Kuru, Onur Dereli, Emrah Akkoyun, Aylin Bircan, Oznur Tastan, Ogun Adebali, PHACT: Phylogeny-Aware Computing of Tolerance for Missense Mutations, Molecular Biology and Evolution, Volume 39, Issue 6, June 2022, msac114, https://doi.org/10.1093/molbev/msac114
