Anti-oksidan doğal bileşiklerin kemoterapi ajanı paclitaxel ile birlikte nano misellere yüklenmesinin etkinlik ve toksisite profili açısından in -vitro ortamda gözlenen olası değişiklikler
In-vitro investigation of efficacy and toxicity of paclitaxel upon its co-incorporation with natural anti-oxidants to nano-micelles
Yazar: BURCU ÖZTENEKECİ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATEMEH BAHADORI
Bezm-i Alem Vakıf Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Antineoplastik ajanlar = Antineoplastic agents ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Misel = Micelle ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Paklitaksel = Paclitaxel ; Toksisite = Toxicity ; İlaç hedefleme = Drug targeting ; İlaç tedavisi = Drug therapy

Özet:
Kemoterapi tedavisinde kullanılan kemorerapötik ajanlar  sadece kanser tümöründe 
etki etmek ile kalmayıp, sağlıklı bölgelerde de toksik etkilerin oluşmasına sebep 
olabiliyorlar. Bu maddeler yan etkilerini zaman zaman oksidasyon ile 
göstermektedirler. Bu noktadan hareketle  bazen kanser tedavisinde kemoterapi 
sırasında hastalara antioksidan doğal ürün tüketmeleri tavsiye edilmektedir. Ancak 
bu antioksidan maddelerin kanser tümör bölgesinde kemoterapi ajanının yarattığı 
oksidasyon etkisini azaltabilir ve kemoterapi ajanının tam olarak etki göstermesine 
engel olabilir. Bu konu aydınlığa kavuşturulmalıdır. Bu noktadan hareketle 
antioksidan etkisi olan curcumin, quercetin ve rosmarinik asit bileşiklerin kemoterapi 
ajanı paclitaxel ile birlikte kanser hücrelerine uygulanıp bu ajanın etkisini hangi 
yönde değiştirdiği araştırılmıştır. Bunun için adı geçen doğal antioksidanlar bileşikler 
nano-taşıyıcılara yüklenip paclitaxel ile birlikte meme kanseri hücreleri üzerinde ne 
yönde etki gösterdiği araştırılmıştır. Doğal antioksidanların nano-taşıyıcıya 
yüklenme sebebi ise bu maddelerin düşük sudaki çözünürlüğünün giderilerek yüksek 
oranda hücrelere uygulanabilmesidir. Bunun için polylactidecoglycolide (PLGA) 
nano-miselleri kullanılmıştır. Paclitaxel'in ise suda çözünür ticari formu hücrelere 
uygulanmıştır. Her antioksidan maddenin nano-formülasyonu ayrı ayrı o/w yöntemi 
kullanarak hazırlanmıştır. Bunun için antioksidan ile PLGA birlikte aseton içinde 
çözünmüş ve yüzey aktif madde içeren suya yavaşça damlatılmıştır. Organik çözücü 
gece boyunca karıştırılarak oda sıcaklığında uzaklaştırılmıştır. Elde edilen nano 
fomülasyonların boyutları DynamicLightScattering (DLS) yöntemi ile tayin 
edilmiştir. Anti oksidanlar artan konsantrasyonlarla nano-taşıyıcıya yüklenmiştir ve 
agregat gözlenmeyen en yüksek  konsantrasyon yani tüm bileşiğin miselin içine 
yüklendiği formülasyon optimize formülasyon olarak kabul edilmiştir. Paclitaxel'in 
IC
50
değerine eşit miktarda konsantrasyonu nano-anti oksidanların çeşitli 
konsantrasyonları ile birlikte MCF-7 insan meme kanseri hücrelerine uygulanmış ve 
hücre canlılığındaki değişimler gözlenmiştir. Hücre canlılığı SulforhodamineB testi 
ile ölçülmüştür. Ayrıca nano-anti oksidan  paclitaxel ile birlikte, paclitaxel'den 1 saat 
önce ve paclitaxel'den 1 saat sonra hücrelere uygulanmış ve böylece uygulama 
zamanının sonuçlarda ne gibi değişiklik yaratabileceği de incelenmiştir. Sonuç olarak 
kürkümin'in  Paclitaxel'in anti-tumor etkisini büyük oranda azalttığı gözlenmiştir. 
Quercetin ise doza bağlı bir şekilde paclitaxel'in anti-tumor  etkisini azaltmıştır. 
Rosmarinik  asitin ise belirgin bir etkisi tespit edilmemiştir. Uygulama zamanının ise 
bu etkilerin değişimi üzerinde bir fonksiyonu olmadığı gözlenmiştir. Nihai olarak 
anti oksidanın  biyo-yararlanımı ve kandaki konsantrasyonu bilinmediği müddetçe 
tümör bölgesinde hangi oranda bulunacağı da meçhul kalacaktır denebilir. Bu da 
xii
doğal anti oksidanın  kemoterapinin etkisini tümör bölgesinde hangi yönde 
etkileyeceğinin bilinmemesine sebep olacaktır. Buradan yola çıkarak, anti 
oksidanların  kemoterapi ajanının etkisi ve nihai olarak  kanser tümörünün büyümesi 
üzerindeki olumsuz etkisi tam anlaşılmadan kanser tedavisi süresince kullanılmaması 
gerektiği kanısına açıkça varılabilir.

Abstract:
Chemotherapeutic agents used in chemotherapy treatment not only affect cancer 
tumors, but also can cause toxic effects in healthy areas. These substances show side 
effects from time to time due to their oxidation effect. From this point of view, it is 
sometimes recommended that patients consume antioxidant natural products during 
chemotherapy in cancer treatment. However, these antioxidant substances may 
reduce the oxidation effect of the chemotherapy agent at the cancer  tumor site and 
prevent the chemotherapy agent from acting fully. This issue should be clarified. 
From this point, the antioxidant effect of curcumin, quercetin and rosmarinic acid 
compounds were applied to cancer cells together with chemotherapy agent paclitaxel 
and the effect of this agent was investigated. For this purpose, the natural 
antioxidants compounds were loaded into nano-carriers and the effect of paclitaxel 
on breast cancer cells was investigated. The reason for the loading of natural 
antioxidants in the nano-carrier is that these substances can be applied to the cells at 
a high rate by removing their low solubility property in water. To this end, poly 
lactide co-glycolide (PLGA) nano-micelles were used. The water-soluble 
commercial form of Paclitaxel was applied to the cells. The nano-formulation of each 
antioxidant was prepared separately using the o/w method. Briefly, the antioxidant 
and PLGA were dissolved together in acetone and slowly dropped into water 
containing the surfactant. The organic solvent was removed at room temperature by 
stirring overnight. The size of the nanofomulations obtained were determined by 
Dynamic Light Scattering (DLS) method. The antioxidants were loaded into the nao-carrier with increasing concentrations, and the highest concentration with no 
aggregate, ie the formulation in which the entire compound was loaded into the 
micelle, was considered as the optimized formulation. The concentration of 
paclitaxel equal to the IC
50  value was applied to MCF-7 human breast cancer cells 
with various concentrations of nano-antioxidants and changes in cell viability were 
observed. Cell viability was measured by Sulforhodamine B assay. In addition, nano-anti-oxidant was applied to the cells together with paclitaxel, 1 hour before paclitaxel 
and 1 hour after paclitaxel, and the effect of time of administration on the results was 
investigated. In conclusion, it was observed that curcumin significantly reduced the 
anti-tumor effect of Paclitaxel. Quercetin reduced the anti-tumor effect of paclitaxel 
in a dose-dependent manner. There was no significant effect of rosmarinic acid. It 
was observed that the application time had no function on the change of these effects. 
Ultimately, the bioavailability of antioxidant and its concentration in the blood will 
remain unknown unless the concentration of the antioxidant in the blood circulation 
is known. This will cause the unknown direction of the natural antioxidant on 
affecting the effect of chemotherapy on the tumor site. From this it can be clearly 
concluded that antioxidants should not be used during cancer treatment unless the 
xiv
effect of the anti-oxidant on the chemotherapy agent and ultimately its negative 
impact on the growth of the cancer tumor is fully understood