Malign melanom kanser kök hücresine düşük yoğunluklu kesikli ultrason uygulanması sonrası otofaji ve apoptozisin değerlendirilmesi
Evaluation of autophagy and apoptosis after LOW intensity intermittent ultrasound application to malignant melanoma cancer stem cell
Yazar: ÖMER DİKİCİ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN AKTUĞ
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Kök Hücre Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fiziksel Tıp ve Rehabilitasyon = Physical Medicine and Rehabilitation ; Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology

Özet:
Giriş: Kanser kök hücreleri tümörün başlatılmasına ve büyümesine, radyasyona, kimyasal ajanlara ve apoptozise dirençli hücrelerdir. Malign melanom (MM) diğer kanser türlerine göre oldukça fazla kanser kök hücresi içerir. Ayrıca diğer cilt kanserlerine göre daha az görülmesine rağmen agresif seyreder. MM'un erkenden tespit edilip tedavi edilmesi oldukça önemlidir, ancak cerrahi yapılan hastalarda bile erken dönem de nüksler meydana gelebilir. Bu nedenle cerrahi sonrası kemoterapötik tedaviler kullanılır. Kemoterapötiklere karşı direnç gelişmesi, bu ilaçların yan etkileri ve yüksek maliyetleri olması sorun oluşturmaktadır.
Son yıllarda terapötik ultrasonun kanser tedavisinde kullanımı önem kazanmaktadır. Ses dalgaları ile hücre membranında sonoporasyon oluşturulur. Böylece terapötik ultrason kullanılarak ilaçların hücre içerisine girişi artırılır. Sonuçta hem ilaçların etkinliği artırılmış hem de ilaçlara karşı direnç gelişiminin önüne geçilmiş olur. Ayrıca terapötik ultrason ile kanser hücrelerinde apoptozisin ve otofajinin aktive edildiğinin gösterilmesi kanser tedavisi için oldukça önemlidir. Kanser hücresinde aktive edilen apoptozis ve otofajinin kanser kök hücresinde özellikle de MM kanser kök hücresinde elde edilebilmesi MM'un nüksünün, metastazının ve kemoterapötiklere karşı gelişecek direncin önlenmesini sağlayacaktır. Düşük yoğunluklu kesikli ultrasonun (LİPUS) düşük yan etki profili, düşük maliyeti ve yüksek etkinliği olması nedeniyle kanser tedavisinde tercih edilebileceğini gösteren çalışmalar vardır. Ancak LİPUS'un kanser kök hücreleri üzerine etkisini araştıran çalışma sayısı oldukça azdır. Bu çalışmadaki amacımız LİPUS uygulaması sonrası MM kanser kök hücrelerinde meydana gelebilecek apoptozis ve otofajinin gözlenerek MM kanser hücreleri ile karşılaştırmaktır.
Gereç ve Yöntem: MM kanser kök hücresi (CD133+) ve MM kanser hücresi (CD133-) olmak üzere iki grup oluşturuldu. CD133+ ve CD133- hücre platelerine 1 Mhz, %20 duty cycle, 1 w/cm2 LİPUS 1-5-10 dk olmak üzere uygulandı. Her iki grubun LİPUS öncesi (0 dk) ve LİPUS sonrası 1-5-10 dk olmak üzere Casp 3-Casp 8 (apotozis), mTOR-LC3 (otofaji) boyamaları yapıldı.
Sonuçlar: Her iki grupta başlangıca göre 1-5-10 dk LİPUS uygulama sonrası Casp 3-Casp 8 ve mTOR-LC3 aktivitelerinde artış saptandı. Casp 3 ve mTOR 5 dakika LİPUS uygulama sonrası, LC3'te 10 dakika LİPUS uygulama sonrası CD133+ grupta istatistiksel olarak daha fazlayken, Casp 3 1 dakika LİPUS uygulama sonrası, LC3'te 5 dakika LİPUS uygulama sonrası CD133- grupta göre istatistiksel olarak daha fazlaydı.
Tartışma: LİPUS uygulama sonrası MM kanser kök hücrelerinde apoptozis ve otofaji aktivitesi artmıştır. Ayrıca bu sonuçlara göre bu etkiyi elde etmek için MM kanser kök hücrelerine LİPUS uygulama süresi MM kanser hücrelerine göre daha uzun olmalıdır.

Abstract:
Introduction: Cancer stem cells are resistant to tumor initiation and growth, radiation, chemical agents and apoptosis. Malignant melanoma (MM) includes much more cancer stem cells than other cancer. In addition, although it is less common than other skin cancers, its prognosis is an aggressive. Early diagnosis and treatment of MM is very important, but recurrences may occur even in patients who have surgery. Therefore, chemotherapeutic treatments are administered after surgery. The drug resistance, side effects and high costs of these chemotherapeutics pose problems. The use of therapeutic ultrasound in cancer treatment has become crucial in recent years. Sonoporation is constituted in the cell membrane with sound waves. Thus the penetration of drugs into the cell is increased by using therapeutic ultrasound. As a result, the use of therapeutic ultrasound both increases the drug activity and prevents the drug resistance. In addition, that apoptosis and autophagy are activated in cancer cells by therapeutic ultrasound is very important for cancer treatment. The apoptosis and autophagy are activated in cancer cells to be activated in cancer stem cells, especially in MM cancer stem cells, will prevent MM recurrence, metastasis and chemotherapeutics resistance. There are studies reported that low-intensity pulsed ultrasound (LIPUS) can be preferred in cancer treatment due to its low side-effect profile, low cost and high efficiency. However, the number of studies investigating the effect of LIPUS on cancer stem cells is very few. Our aim in this study is to observe the apoptosis and autophagy that may occur in MM cancer stem cells after LIPUS application and compare the results with MM cancer cells.
Materials and Methods: There are two groups which MM cancer stem cell (CD133+) and MM cancer cell (CD133-). LIPUS that 1 Mhz, 20% duty cycle, 1 w/cm2 was applied to CD133+ and CD133- cell plates for 1-5-10 minutes. Both groups Casp 3-Casp 8 (apoptosis), mTOR-LC3 (autophagy) stainings were performed before (0 min) and after (1-5-10 mins) LIPUS.
Results: In both groups, Casp3-Casp8 and mTOR-LC3 activities were increased after 1-5-10 minutes of LIPUS application compared to baseline. Casp 3 and mTOR were statistically higher after 5 minutes and LC3 was statistically higher 10 minutes of LIPUS application in the CD133+ group, while Casp 3 was statistically higher after 1 minute and LC3 was statistically higher 5 minutes of LIPUS application in the CD133- group.
Discussion: The apoptosis and autophagy activities were increased in MM cancer stem cells after LIPUS application. In addition, according to these results, the application time of LIPUS to MM cancer stem cells should be longer than to MM cancer cells in order to achieve this effect.