Biyoanaliz Laboratuvarı

TÜBİTAK UME Biyoanaliz Laboratuvarı’nın temel amacı biyometroloji alanında, diğer bir ifadeyle büyük biyolojik moleküllerin (DNA, RNA, peptit ve protein) ve hücrelerin ölçümlerinde SI izlenebilirliğinin sağlanması ve böylece bu alandaki ölçümlerin kalitesinin artırılmasıdır.

Bu amaçla, yeni gelişen teknoloji ve ihtiyaç duyulan standartların gerektirdiği şekilde yeni metotlar geliştirilmekte, geliştirilen metotlar geçerli kılınmakta (metot validasyonu) ve ülkemizde ihtiyaç duyulan gerekli referans malzemeler hazırlanmakta ve faydalanıcıların kullanımına sunulmaktadır.

Laboratuvarın diğer amaçları ise, ülkemizde metroloji bilincinin sağlanması ve biyometroloji alanındaki farkındalığın artırılması için çeşitli faaliyetler ve çalışmalar düzenlemek, ulusal ve uluslararası boyutta birincil seviyede referans malzemeler üretilmesine destek vermek, üretilen malzemelerin SI izlenebilirlik zincirini oluşturmak ve devamlılığı için gerekli faaliyetleri yerine getirmektir.

TÜBİTAK UME Biyoanaliz Laboratuvarı ulusal ve uluslararası düzeyde endüstriyel, yasal ve bilimsel faaliyetlerin doğru ve güvenilir bir şekilde yürütülmesi için ilgili kurum ve kuruluşlarla işbirlikleri oluşturmakta ve destek sağlamaktadır. Biyometroloji alanında uluslararası düzeyde EURAMET TC-MC, JCTLM ve CIPM CCQM altında faaliyet gösteren Nükleik Asit Analizleri Çalışma Grubu (NAWG), Protein Analizleri Çalışma Grubu (PAWG) ve Hücre Analizleri Çalışma Grubu’nda (CAWG) Türkiye'yi seçilen delegelerle temsil etmekte ve her yıl düzenlenen toplantılara katılım sağlanmaktadır.

Ayrıca, EMPIR gibi uluslararası projelerde görev alınmakta ve 2010 yılından itibaren uluslararası ölçüm karşılaştırmalara katılım sağlanmaktadır. Üretilen sertifikalı referans malzemelerin SI izlenebilirliğinin sağlanması için, uluslararası karşılaştırmalara katılım sonucunda hazırlanan CMC (Kalibrasyon ve Ölçüm Kabiliyetleri) verileri ile ölçüm kabiliyetlerinin uluslararası camiada tanınmasının sağlanması ve yeni ölçüm kabiliyetlerinin ülkemize kazandırılması hedeflenmektedir.

Biyoanaliz Laboratuvarı 3 farklı alt disiplinde biyometroloji alanında faaliyetlerine devam etmektedir:

1. 1. Nükleik asit temelli araştırmalar: Bu alanda biyolojik yapılardaki DNA ve RNA ölçümlerinin yüksek doğrulukta ve düşük belirsizlikte yapılabilmesi amacıyla araştırma-geliştirme çalışmaları yapılmaktadır. Başlıca araştırma alanları aşağıda yer almakta olup verilen birincil seviye ölçüm hizmetlerine “Laboratuvarın Verdiği Hizmetler” sayfasından ulaşılabilir:

• • Tarım ürünlerindeki genetiği değiştirilmiş organizmaların (GDO) miktarının, referans DNA ölçüm yöntemi olarak kabul edilen sayısal PZT (dPZT) ile belirlenmesi,
  • Helal gıda analizleri (et tür tayini ve jelatin tür tayini) kapsamında referans malzemelerin üretimi ve yeterlilik testleri düzenlenmesi
  • Kanserli dokularda ve sıvı biyopsi örneklerinde DNA mutasyonlarının belirlenmesine yönelik dPZT ile birincil metotların geliştirilmesi,
  • Kanserin erken tanısında kullanılan ve metillenmiş DNA miktarının belirlenmesi esasına dayanan yeni metotların geliştirilmesi,
  • Hastalıkların erken tanısında kullanılan değişken mRNA düzeylerinin yüksek doğrulukla ölçülebilmesi için metot geliştirilmesi.

Nükleik asit temelli araştırmalar kapsamında yeni ölçüm metotları geliştirilerek CCQM NAWG altında metroloji enstitüleri arasında düzenlenen ve aşağıdaki listede verilen ölçüm karşılaştırmalarına katılım sağlanarak ve ölçüm yeterlilikleri kazanılmıştır:

• CCQM-P199.b: SARS-CoV-2 RNA kopya sayısı tayini, 2020

(SARS-CoV-2 RNA copy number quantification)

• CCQM-P199: HIV-1 RNA genomik dizi kopya sayısı konsantrasyonu, 2019

(Copy number concentration of HIV-1 RNA genomic sequences),

• CCQM-K86.c: Yüksek yağlı matriste (Kanola) bağıl DNA miktarı, 2018

(Relative quantification of genomic DNA fragments extracted from high oil matrix)

(Mester, Z., Corbisier, P., Ellison, S., Gao, Y., Niu, C., Lee, F., Pérez-Urquiza, M., Suárez, A., Burns, M., Milavec, M., Wiangnoon, K., Grififths, K., Mclaughlin, J., Shibayama, S., Takatsu, A., Akgoz, M., Vonsky, M., Runov, A., Guerrero, J. Final Report of CCQM-K86.c. Relative Quantification of Genomic DNA Fragments Extracted from a Biological Tissue, Metrologia, 57:Technical Supplement 1A (2020) : Article number 08004. https://doi.org/10.1088/0026-1394/57/1A/08004)

• CCQM-P184: Doğal tip ve tek nokta (EGFR) veya çoklu silinme (BRAF) mutasyonu kopya sayısı konsantrasyonu ve göreceli miktar tayini, 2018

(Copy number concentration and fractional abundance of a mutation (SNV: EGFR or INDEL: BRAF) mixed with wt DNA)

• CCQM-K86.b: Genetiği Değiştirilmiş pirinç matris numunesinde Bt63'ün bağıl miktarı, 2016

(Relative quantification of Bt63 in GM rice matrix sample)

(Dong, L., Sui, Z., Wang, J., Tang, V., Chum, W., Lee, F., Sim, D., Perez-Urquiza, M., Burns, M., Milavic, M., Prawettongsopon, C., Grififths, K.R., Mclaughlin, J.L., Shibayama, S., Akyurek, S., Akgoz, M. Final Report for CCQM-K86.b Relative Quantification of Bt63 in GM Rice Matrix Sample, Metrologia, 55:Technical Supplement (2018) : 08017. https://doi.org/10.1088/0026-1394/55/1A/08017)

• CCQM-P155: Çoklu kanser hücresi mRNA biyobelirteç ölçümü, 2016

(Multiple cancer cell biomarker measurement)

• CCQM-P154: DNA'nın (Plasmid) Mutlak Miktar Tayini, 2015

(Absolute Quantification of DNA)

​​​​​​​(Yoo, H., Park, S., Dong, L., Sui, Z., Pavsic, J., Milavec, M., Akgoz, M., Mozioglu, E., Corbisier, P., Janka, M., Cosme, B., De V. Cavalcante, J.J., Flatshart, R.B., Burke, D., Smith, M., Mclaughlin, J., Emslie, K., Whale, A., Huggett, J.F., Parkes, H., Kline, M.C., Harenza, J.L., Vallone, P.M. International Comparison of Enumeration-Based Quantification of DNA Copy-Concentration Using Flow Cytometric Counting and Digital Polymerase Chain Reaction, Analytical Chemistry, 88:24 (2016): 12169-12176. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.6b03076)

• CCQM-P94.2: DNA metilasyonu miktar tayini II, 2014

(Quantification of DNA methylation II)

• CCQM-P103.1: RNA transkriptlerinin mültipleks biomarker panelinin ölçümü, 2013

(Measurement of multiplexed biomarker panel of RNA transcripts)

​​​​​​​(Devonshire, A.S., Sanders, R., Whale, A.S., Nixon, G.J., Cowen, S., Ellison, S., Parkers, H., Pine, P.S., Salit, M., Mcdaniel, J., Munro, S., Lund, S., Matsukura, S., Sekiguchi, Y., Kawaharasaki, M., Granjeiro, J.M., Lotsch, P.F., Saraiva, A.M., Couto, P., Yang, I., Kwon, H., Park, S., Demsar, T., Akyurek, S., Akgoz, M. An International Comparability Study on Quantification of mRNA Gene Expression Ratios: CCQM-P103.1, Biomolecular Detection and Quantification, 8:- (2016) : 15-28. https://doi.org/10.1016/j.bdq.2016.05.003)

• CCQM-K86: Biyolojik Bir Dokudan Çıkarılan Genomik DNA Parçalarının Bağıl Miktarı, 2013

(Relative Quantification of Genomic DNA Fragments Extracted from a Biological Tissue)

​​​​​​​(Corbisier, P, Vincent, S., Schimmel, H., Kortekaas, A.M, Trapmann, S., Burns, M., Bushell, C., Akgoz, M., Akyurek, S., Dong, L., Fu, B., Zhang, L., Wang, J., Perez Urquiza, M., Bautista, J. L., Garibay, A., Fuller, B., Baoutina, A., Partis, L., Emslie, K., Holden, M., Chum, W. Y., Kim, H. -H., Phunbua, N., Milavec, M., Zel, J., Vonsky, M., Konopelko, L. A., Lau, T.L.T., Yang, B., Hui, M.H.K., Yu, A.C.H., Viroonudomphol, D., Prawettongsopon, C., Wiangnon, K., Takabatake, R., Kitta, K., Kawaharasaki, M., Parkes, H., CCQM-K86/P113.1: Relative quantification of genomic DNA fragments extracted from a biological tissue, Metrologia, 2012. https://doi.org/10.1088/0026-1394/49/1A/08002)

Biyoanaliz Laboratuvarı, uluslararası ortakları ile CCQM NAWG nezdinde ölçüm karşılaştırması düzenleme çalışmaları yürütmektedir.

• CCQM-NAWG Et-Tür Tayini Uluslararası Ölçüm Karşılaştırması Düzenlenmesi, Tayland Metroloji Enstitüsü (NIMT) ile ortak hazırlanmaktadır. Örnekler, helal gıda kapsamında yapılan ölçümlere istinaden dana eti ve domuz eti karışımında DNA oranları ölçümü üzerinedir. Örnekler hazırlandı ve 2021 yılı içerisinde katılımcı laboratuvarlara gönderilecektir.
• CCQM-NAWG DNA Metilasyonu Ölçüm Karşılaştırması Düzenlenmesi, Güney Kore Metroloji Enstitüsü (KRISS) ile ortak olarak hazırlanmaktadır.

Ayrıca, laboratuvarımız tarafından geliştirilen metotlar ve yapılan ölçümler ile ilgili çalışmaların makaleleri aşağıda yer almaktadır:

• Yalcinkaya, B., Coşkun, K., Akgoz, M., Pence, S. (2020). A simple silica based DNA isolation method for cell-free DNA analysis from liquid biopsy, Turkish Journal of Biochemistry (published online ahead of print 2020), 000010151520200253. https://doi.org/10.1515/tjb-2020-0253
• Yalcinkaya, B., Yumbul, E., Mozioglu, E. Comparison of DNA Extraction Methods for Meat Analysis, Food Chemistry, 221: (2017): 1253-1257. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2016.11.032
• Mozioglu, E., Akgoz, M., Tamerler, C., Kocagoz, Z.T. A Simple Guanidinium Isothiocyanate Method for Bacterial Genomic DNA Isolation, Turkish Journal of Biology, :38 (2014) : 125-129. https://doi.org/10.3906/biy-1308-7
• Kocagoz, T., Altin, S., Turkyilmaz, O., Tas, I., Karaduman, P., Bolaban, D., Yesilyurt, E., Oktem, S., Aytekin, N., Sinik, G., Mozioglu, E., Silier, T. Efficiency of the TK Culture System in the Diagnosis of Tuberculosis", Diagnostic Microbiology and Infectious Disease, 72:4 (2012) : 350-357. https://doi.org/10.1016/j.diagmicrobio.2011.12.004

Laboratuvarımızda biyolojik yapıları hızlı teşhisine yönelik geliştirilen biyosensörler ile ilgili bilimsel yayınlar, ulusal ve uluslararası patent başvuruları aşağıda verilmiştir:

• Mozioglu, E., Akyurek, S., Gunduz, S., Akgoz, M., Goren, A.C., Kocagoz, T. Oligomer Based Real-Time Detection of Microorganisms Producing Nuclease Enzymes, The Analyst, 144:4 (2019) : 1379-1385. https://doi.org/10.1039/C8AN02129E
• Uluslararası patent: Erkan Mozi̇oğlu, Sema Akyürek, Simay Gündüz, Müslüm Akgöz, Ahmet Ceyhan GÖREN, Zühtü Tanıl KOCAGÖZ. Method for rapid identification of microorganisms producing nuclease enzymes (PCT/IB2018/051664)
• Ulusal patent: Erkan Mozioğlu, Sema Akyürek, Simay Gündüz, Müslüm Akgöz, Ahmet Ceyhan Gören, Zühüt Tanıl Kocagöz. Nükleaz Enzimlerini Üreten Mikroorganizmaların Hızlı Tanısı için Yöntem (2017/03901)
• Mozioglu, E., Akgoz, M., Kocagoz, T., Tamerler, C. Detection of Nuclease Activity Using a Simple Fluorescence Based Biosensor, Analytical Methods, 8: (2016): 4017-4021. doi.org/10.1039/C5AY02310F. https://doi.org/10.1039/C5AY02310F
• Uluslararası patent: Erkan Mozioğlu, Muslum Akgoz, Candan Tamerler, Tanıl Kocagöz. Fluorescence method for detecting nuclease activity (PCT/IB2013/ 059297)
• Ulusal patent: Erkan Mozioğlu, Özgür Gökmen, Muslum Akgoz, Candan Tamerler, Tanıl Kocagöz. Nükleaz Enzim Etkinliğinin Belirlenmesinde Işımalı Yöntem (2013/07628)
• Mozioglu, E., Gokmen, O., Tamerler, C., Kocagoz, T., Akgoz, M. Selection of Nucleic Acid Aptamers Specific for Mycobacterium Tuberculosis, Applied Biochemistry and Biotechnology, 178:4 (2016) : 849-864.
• Uluslararası patent: Erkan Mozioğlu, Özgür Gökmen, Müslüm Akgöz, Tanıl Kocagöz, Candan Tamerler. DNA aptamers to diagnose Mycobacterium tuberculosis bacteria and treat tuberculosis disease, specific for M. tuberculosis bacteria (PCT/EP2013/ 071003)
• Ulusal patent: Erkan Mozioğlu, Muslum Akgoz, Candan Tamerler, Tanıl Kocagöz. M. tuberculosis Bakterisinin Tanısında ve Yol Açtığı Verem (Tüberküloz) Hastalığının Tedavisinde Kullanılacak M. tuberculosis Bakterisine Özgü DNA Aptamerleri (2013/04224)
• Ulusal patent: Özgür Gökmen, Müslüm Akgöz. S. pneumoniae Bakterisinin Tanısında ve Yol Açtığı Zatürre Hastalığının Tedavisinde Kullanılacak S. pneumoniae Bakterisine Özgü DNA Aptamerleri (2013/06123)
• 2. Protein ve peptit temelli araştırmalar: Protein ve peptit gibi polimerik yapıdaki biyomoleküllerin miktarları ve enzimlerin aktivitelerinin yüksek doğrulukta ve düşük belirsizlikte belirlenebilmesi amacıyla araştırma-geliştirme çalışmaları yürütülmektedir. Başlıca araştırma alanları aşağıda verilmekte olup laboratuvar tarafından verilen birincil seviye ölçüm hizmetlerine “Laboratuvarın Verdiği Hizmetler” sayfasından ulaşılabilir:
• Proteomiks Alanında Endüstriyel Hizmet Verilmesi
  • LC-MS/MS Metodu Tabanlı protein tanımlama
  • Kompleks Proteom Analizi - Göreceli miktar tayini (LFQ-TMT),
  • Yaygın protein modifikasyonlarının tanımlanması  (metilasyon, asetilasyon, fosforilasyon vb.)
  • Peptit fragmentasyonu (HCD)
• İmmünolojik ve kütle spektrometrisine dayalı peptit/protein miktarlarının ölçülmesi
• Protein aktivitesi ölçümlerine yönelik olarak yeni yöntemlerin geliştirilmesi
• Klinik laboratuvarların ihtiyacı olan sertifikalı referans malzemelerin üretimi ve yeterlilik testlerinin düzenlenmesi.

Peptit ve Protein temelli araştırmalar kapsamında metotlar geliştirilerek CCQM altında metroloji enstitüleri arasında düzenlenen ve aşağıdaki listede verilen ölçüm karşılaştırmalarına katılım sağlanmış ve ölçüm yeterlilikleri kazanılmıştır:

• CCQM-115c: HbA1c kesin miktar tayini, 2020

(HbA1c Absolute Quantification)

• CCQM-P201: Serumda toplam hemoglobin, 2020

(Total Hemoglobin in Serum)

• CCQM-K115.2018: Peptit saflığı-HbA0 (VE) - sentetik hekzapeptit, 2019

(Peptide purity - synthetic hexapeptide of HbA0 (VE))

• CCQM-K115c: Peptit saflığı-HbA1c (GE) - sentetik glikozlu hekzapeptiti, 2019

(Peptide purity - synthetic glycated hexapeptide of HbA1c (GE))

• CCQM-K115b: Peptit saflığı - sentetik oksitosin (OXT), 2018

(Peptide purity - synthetic oxytocin (OXT))

​​​​​​​(Josephs RD, Li M, Daireaux A, Choteau T, Martos G, Westwood S, Wielgosz RI, Li H, Wang S, Li X, Shi N, Wu P, Feng L, Huang T, Zhang T, Li S, Beltrão, PJ, Saraiva AM, Garrido BC, Scapin SMN, Wollinger W, Sade YB, Thibeault M-P, Stocks BB, Melanson JE, Kinumi T, Rezali MF Bin, Öztug M, Akgöz M, Quaglia M. Key comparison study on peptide purity - synthetic oxytocin. Metrologia 57:08014–08014. (2020). https://doi.org/10.1088/0026-1394/57/1A/08014)

• CCQM-K151: Sulu bir kalibrasyon çözeltisinde saflık olarak değerlendirilmiş bir rekombinant proteinin miktar içeriğinin belirlenmesi - İnsülin, 2018

(Determination of the amount content of a purity-assessed recombinant protein in an aqueous calibration solution - Insulin)

• CCQM-P164: Serumda insan büyüme hormonunun kütle fraksiyonu, 2018

(Mass fraction of human growth hormone in serum)

• CCQM-K 115/P55.2: Peptit Saflık Tayini - Sentetik İnsan C Peptit, 2017

(Peptide Purity Determination - Synthetic Human C Peptide)

​​​​​​​(Josephs, R.D., Li, M., Song, D., Westwood, S., Stoppacher, N., Flatschart, R., Oliveira, R., Melanson, J.E., Ohlendorg, R., Henrion, A., Kinumi, T., Wong, L., Liu, Q., Oztug Senal, M., Vatansever, B., Un, I., Goren, A.C., Akgoz, M., Quaglia, M., Warren, J. Key Comparison Study on Peptide Purity Synthetic Human C-Peptide, Metrologia, 54:Technical Supplement (2017) : 08007, 2017, Volume 54, https://doi.org/10.1088/0026-1394/54/1A/08007)

• CCQM-P137: İnsan serumunda alfa amilaz aktivitesi. 2016

(Activity of alpha amylase in human serum)

• CCQM-P58.1: İnsan Kardiyak Troponin I’in İmmünoassay Tayini, 2012

(Immunoassay Quantification of Human Cardiac Troponin I)

Ayrıca, laboratuvarımız tarafından geliştirilen metotlar ve yapılan ölçümler ile ilgili çalışmaların bilimsel çıktıları aşağıda yer almaktadır:

• Oztug M, Kilinc E, Akgoz M, Karaguler NG. Thermal Proteome Profiling and Meltome Analysis of a Thermophilic Bacterial Strain, Geobacillus thermoleovorans ARTRW1: Toward Industrial Applications. Omi A J Integr Biol 24:omi.2020.0115 (2020). https://doi.org/10.1089/omi.2020.0115
• Oztug, M., Cebeci, A., Mumcu, H., Akgoz, M., Karaguler, N.G. Whole-Genome Sequence of Geobacillus Thermoleovorans ARTRW1, Isolated from Armutlu Geothermal Spring, Turkey, Mıcrobıology Resource Announcements, 9:24 (2020): Article Number: e00269-20 https://doi.org/10.1128/MRA.00269-20
• Josephs, R.D., Martos, G., Li, M., Liqing, W., Melanson, J.E., Quaglia, M., Beltrao, P.J., Prevoo-Franzsen, D., Boeuf, A., Delatour, V., Oztug Kilinc, M., Henrion, A., Jeong, J., Park, S. Establishment of Measurement Traceability for Peptide and Protein Quantification Through Rigorous Purity Assessment-a Review, Metrologia, 56:4 (2019) : Article Number: 044006. https://doi.org/10.1088/1681-7575/ab27e5
• Ralf D. Josephs, Norbert Stoppacher, Steven Westwood, Robert I. Wielgosz, Ming Li, Milena Quaglia, Jeremy Melanson, Gustavo Martos, Desiree Prevoo, Liqing Wu, Sandra Scapin, Merve Öztug Sena, Lingkai Wong, Ji-Seon Jeong, Kelly Wai Yi Chan, Cristian G. Arsene and Sang-Ryoul Park Concept paper on SI value assignment of purity model for the classification of peptide/protein purity determinations J. Chem. Metrol. 11:1 (2017) 1-8. http://doi.org/10.25135/jcm.1.17.02.030
• Vatansever, B., Muñoz, A., Klein, C.L., Reinert, K. Development and optimisation of a generic micro LC-ESI-MS method for the qualitative and quantitative determination of 30-mer toxic gliadin peptides in wheat flour for food analysis. Journal of Analytical and Bioanalytical Chemistry, 409:4 (2017) : 989-997. https://doi.org/10.1007/s00216-016-0013-z
• Tutuncu HE, Oztug M, Balci NC, Tuter M, Gul N. Function Based Metagenomics Approach for Obtaining Lipase from Acid Mine Drainage Site. Int J Ser Eng Sci Arch Biotechnol Bioeng 3:1–20 (2017). http://old.ijseries.com/index.php/IJSES/article/view/129/100
• Vatansever, B., Senal, M.O., Akgoz, M. et al. Development and validation of a generic method for quantification of collagen in food supplement tablets using liquid chromatography coupled with time-of-flight mass spectrometry. Anal Bioanal Chem 407, 1981–1987 (2015). https://doi.org/10.1007/s00216-014-8443-y ​​​​​​​

1. 3. Hücre temelli araştırmalar: Bu alanda kök hücre, kan hücreleri, kanser hücreleri gibi farklı hücrelerin karakterizasyonu ve sayımına yönelik olarak, mikroskop ve akış sitometresi cihazına dayalı yeni ölçüm yöntemlerin geliştirilmesi hedeflenmektedir.

CCQM CAWG tarafından düzenlenen ölçüm karşılaştırmasına katılım sağlanmış olup yeni ölçüm metotları geliştirilmektedir:

• CCQM-P165: CD34+ hücre sayımlarının tayini, 2016

(Quantification of CD34+ cell counts)

(Saraiva, L., Wang, L., Kammel, M., Kummrow, A., Atkinson, E., Lee, J.Y., Yalcinkaya, B., Akgoz, M., Hockner, J., Ruf, A., Engel, A., Zhang, Y., O?Shea, O., Paola Sassi, M., Divieto, C., Lekishvili, T., Campbell, J., Liu, Y., Wang, J., Stebbings, R., Gaigalas, A.K., Rigsby, P.,  Neukammer, J., Vessillier, S. Comparison of Volumetric and Bead Based Counting of CD34 Cells by Single Platform Flow Cytometry, Cytometry Part B: Clinical Cytometry, 96:6 (2019):508-513. https://doi.org/10.1002/cyto.b.21773)