Meme kanseri gen tedavisinde nanopartiküler nükleik asit taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi
Development of nanoparticular nucleic acid delivery system in breast cancer gene therapy
Yazar: FERİDE ÖNER
Danışman: YRD. DOÇ. DR. DEVRİM DEMİR DORA
Akdeniz Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Farmakoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: DNA = DNA ; Gen tedavisi = Gene therapy ; Kitosan = Chitosan ; Meme neoplazmları = Breast neoplasms ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Nükleik asit = Nucleic acids ; Polietilenimin = Polyethylenimine ; İlaç taşıyıcılar = Drug carriers

Özet:
Amaç: Bu tez çalışmasında, doğal ve sentetik polimerler ile, üçlü negatif meme kanserinin tedavisinde kullanılabilecek yeni bir viral olmayan nanopartiküler nükleik asit taşıyıcı sistemin geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Üçlü negatif 4T1 fare meme kanseri hücresinde STAT-3 geninin ekspresyonunu baskılayabilecek shRNA kodlayan plazmit DNA (pDNA)'nın etkin bir şekilde aktarılabilmesi için doğal ve sentetik polimerler ile nükleik asit taşıyıcı sistemler geliştirilmiştir. Düşük, orta ve yüksek molekül ağırlıklı doğal kitosan polimerleri ile kitosan nanopartikülleri hazırlanmıştır. Düşük molekül ağırlıklı (doğrusal) ve yüksek molekül ağırlıklı (dallanmış) sentetik polietilenimin polimerleri ile polipleks taşıyıcı sistemleri hazırlanmıştır. Hazırlanan nükleik asit taşıyıcı sistemlerin partikül boyutu ve yüzey yükü ölçülerek fizikokimyasal karakterizasyonları yapılmıştır. Nükleik asit taşıyıcı sistemlerin serum stabilitesi, sitotoksisitesi, transfeksiyon etkinliği ve meme kanseri hücrelerinin migrasyonu üzerine etkisi değerlendirilmiştir. 
Bulgular: Farklı oranlarda polietilenimin kullanılarak hazırlanan doğrusal ve dallanmış polipleksler ile 4T1 metastatik meme kanseri hücresine transfeksiyon sağlanmıştır. Dallanmış PEI ile 2:1 (a:a) polimer:DNA oranında hazırlanmış, 237 nm partikül boyutu ve +21.9 mv zeta potansiyel değerlerine sahip B2S kodlu polipleks, en etkin nükleik asit taşıyıcı sistem olarak bulunmuştur. B2S kodlu polipleks formülasyonunun heterojen hücre yapısına (yuvarlak ve iğsi) sahip üçlü negatif meme kanseri hücrelerinde fibroblast hücrelerinin hareketini önlediği, yuvarlak hücrelerin ise kohezyonunu artırarak agregasyonu sağladığı gözlemlenmiştir. 
Sonuç: Dallanmış ve doğrusal polietilenimin polipleksleri nükleik asitlerin stabil ve etkin bir şekilde 4T1 meme kanseri hücrelerine aktarılması için uygun taşıyıcı sistemlerdir. Üçlü negatif meme kanseri hücrelerinde STAT-3 geninin ekspresyonunun baskılanması kanser hücrelerinin migrasyon hızını yavaşlatmaktadır.

Anahtar Kelimeler: Üçlü negatif meme kanseri, STAT-3, 4T1 hücresi, polietilenimin, polipleks, kitosan nanopartikül, shRNA, pSIH1-puro-STAT3 shRNA pDNA

Abstract:
DEVELOPMENT OF NANOPARTICULAR NUCLEIC ACID DELIVERY SYSTEM IN BREAST CANCER GENE THERAPY
ABSTRACT
Objective: In this thesis, it is aimed to develop a novel non-viral gene therapy agent which can be used in the treatment of triple negative breast cancer with natural and synthetic polymers.
Method: Nucleic acid delivery systems have been developed with natural and synthetic polymers for efficient transfection of plasmid DNA which encodes shRNA for silencing of STAT-3 gene expression in 4T1 triple negative mouse breast cancer cells. Chitosan nanoparticles with low, medium and high molecular weight natural chitosan polymers and polyplex delivery systems with low (linear) and high (branched) molecular weight synthetic polyethylenimine polymers were prepared. Physicochemical characterization was done by measuring of particle size and zeta potantial of the developed nucleic acid delivery systems. The effect of nucleic acid delivery systems on serum stability, cell proliferation, transfection efficiency and cell migration of breast cancer was evaluated.
Results: Transfection to 4T1 metastatic breast cancer cells was achieved with linear and branched polyplexes prepared at different polyethyleneimine ratios. It was found that the B2S coded polyplex, which has 237 nm particle size and +21.9 mv zeta potential value and was prepared with the branched PEI at a ratio of 2:1 (w:w) polymer: DNA,  was the most effective nucleic acid delivery system. It was observed that the B2S coded polyplex formulation prevented the movement of fibroblast cells in triple negative breast cancer cells which have heterogeneous cell structure (round and spindle), while it provided aggregation by increasing cohesion in the rounded cancer cells.
Conclusion: The branched and linear polyethylenimine polyplexes can be used for transfection of nucleic acids. In triple negative breast cancer, suppression of the expression of the STAT-3 gene decelerates the migration rate of cells.

Key words: Triple negative breast cancer, STAT-3, 4T1 cell, polyethyleneimine polyplex, chitosan nanoparticle, shRNA, pSIH1-puro-STAT3 shRNA pDNA