Saponinlerin peptid bazlı meme kanseri aşı formülasyonunda kullanım potansiyelinin ın vıtro olarak araştırılması
In vitro investigation of the potential use of saponins as an adjuvant in peptide based breast cancer vaccine formulation
Yazar: GÜLŞAH AKAĞAÇ
Danışman: PROF. DR. AYŞE NALBANTSOY
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Meme kanseri, tüm dünyada kadınlarda görülen en yaygın kanser türüdür. Meme kanserinin; klinik, morfolojik ve moleküler çok farklı ögeleri içeren komplike bir hastalık olması da geleneksel tedavi yöntemlerinin bu hastalık için yetersiz kalmasına neden olmaktadır. Bu nedenle yeni tedavi yaklaşımlarına ihtiyaç duyulmaktadır. Kanser aşılarını da içeren immünoterapi de bu yeni tedavi yaklaşımlarının başında gelmektedir. Son yıllarda immünoterapinin kanser hastalarında tedavi edici potansiyelinin anlaşılmasıyla kanser aşılarına verilen önem artmıştır. 
                                                                                                                                       
Aşı adjuvanları aşılarda; immünomodülatör kapasistenin arttırılması, aşının daha uygun maliyetli hale getirilmesi (gerekli dozun azalmasıyla), doğal bağışıklık sinyallerinin etkinliğinin arttırılması, yüksek spesifik antikor üretimi, güçlü sitotoksik T hücre üretiminin stimüle edilmesi, uzun süreli adaptif bağışıklık yanıtı ve antijeni daha güçlü hale getirmek gibi işlevleri olan önemli bir bileşenlerdir. Aşı çalışmalarındaki artışa paralel olarak adjuvanlarla ilgili yapılan araştırmalar günden güne artış göstermektedir. Bu tez çalışmasında da aşı adjuvan sistemlerinde onay alan QS-21 saponine alternatif olabilecek Aristatoside B, Scoposide A, Scoposide B, Elmalienoside A, Balansoide B saponinlerinin peptid bazlı meme kanseri aşı formülasyonunda adjuvan olarak kullanım potansiyelleri in vitro olarak araştırılmıştır. Bu çalışmayla sonraki aşamaların önünü açarak hem bilim dünyasına hem de ilerleyen aşamalarla ülke ekonomisine yararlı olmak hedeflenmiştir.

Bu amaçla ülkemiz endemik Cephalaria spp. bitkilerinden izole edilen Aristatoside B, Scoposide A, Scoposide B, Elmalienoside A, Balansoide B saponinleri HER2/neu peptid antijeniyle formüle edilerek PMA+iyonomisin ile indüklenen insan tam kan kültürüne  uygulanarak 24 saat inkübe edilmiştir. İnkübasyonu takiben ELISA kitleri kullanılarak IL-4, IL-1β, IL-6, TNF-α ve IFNγ sitokin analizleri gerçekleştirilmiş ve formülasyonların immün yanıt oluşumuna etkileri belirlenmiştir.

Yapılan ELISA testi sonuçlarına göre; HER2/neu antijeniyle bir araya getirilen formülasyonlarda Scoposide B (p<0.01), Elmalienoside A (p<0.01) ve Balansoide B (p<0.05) saponinlerinin literatürde tümör büyümesini kolaylaştırıcı etkileri olduğu görülen IL-4 konsantrasyonunda anlamlı bir azalma meydana getirdikleri gözlemlenmiştir. Hem pro-tümörjenik hem de anti-tümörjenik etkileri olduğu görülen IL-1β konsantrasyonu üzerinde Scoposide B (p<0.05) ve Balansoide B (p<0.01) saponinleri HER2/neu antijeniyle birlikte olan formüllerde anlamlı bir artış, Elmalienoside A (p<0.05) saponini ise HER2/neu antijeni ile birlikte formüle edildiğinde anlamlı bir azalma meydana getirmiştir. Pro-tümörjenik bir etkisi olduğu ve tümör terapötik direncini modüle eden IL-6 konsantrasyonu üzerinde HER2/neu antijeniyle birlikte formüle edilmiş saponin adjuvanlarının HER2'nun tek başına olduğu gruba göre anlamlı bir azalma olduğu görülmüştür (Scoposide A (p<0,0005), Scoposide B (p<0,0001), Elmalienoside A (p<0,0001), Balansoide (p< 0,0001), Aristatoside B (p< 0,0001)). Meme kanseri hücre hatlarının büyümesini, göçünü ve yayılmasını teşvik ettiği, radyoterapiye karşı dirence katkıda bulunduğu bilinen TNF-α'nın konsantrasyonunu QS-21 dışında hazırlanan tüm formülasyonların anlamlı bir şekilde azalttığı görülmüştür. Meme kanserinde önemli terapötik etkiye sahip olan IFN-γ konsantrasyonu Her/neu antijeniyle saponinlerin bir araya getirilmesiyle oluşturulan tüm formülasyonlarda anlamlı bir şekilde artmıştır (Scoposide A (p<0.005), Scoposide B  (p<0.0001), Elmalienoside A  (p<0.0001), Balansoide B  (p<0.0001), Aristatoside B  (p<0.0001), QS21  (p<0.0001)).

Sonuç olarak bu çalışma ile ülkemizde endemik olarak yetiştirilen Cephalaria spp. türlerinden elde edilen; Aristatoside B. Scoposide A, Scoposide B, Elmalienoside A, Balansoide B, saponinleri peptid aşılarında aşı adjuvanı adayı olabileceği ortaya konmuştur.

Abstract:
Breast cancer is the most common cancer among women.  Breast cancer is a complex disease that includes many different clinical, morphological and molecular elements. Therefore, traditional treatment methods are insufficient for this disease and new treatment approaches are needed. Immunotherapy, which also includes cancer vaccines, is one of these new treatment approaches. In recent years, the importance given to cancer vaccines has increased with the understanding of the therapeutic potential of immunotherapy in cancer cases.

Active immune therapy with vaccines is an attractive treatment modality for number of reasons including; improving immunomodulatory capacity, making the vaccine more cost-effective (with decreasing the required dose), increasing the effectiveness of natural immune signals, high specific antibody production, production of cytotoxic T cells, long-term adaptive immune response. With the increase in vaccination studies, research on adjuvants is increasing day by day. However, the vast majority of adjuvants in the studies have not been successful in obtaining approval for human use due to restrictions such as lack of efficacy, unacceptable local or systemic toxicity, production difficulties, low stability and preventive costs.

In this thesis, in order to overcome this deficiency in the field of vaccine adjuvants, saponins (Aristatoside B, Scoposide A, Scoposide B, Elmalienoside A, Balansoide B) have been investigated as potential adjuvants in peptide-based breast cancer vaccine formulation. With this study, it is aimed to be useful for both the world of science and the country's economy by opening the way for the next researches.

Saponins are formulated with the HER2 / neu peptide antigen when investigating the potential for use of saponins as adjuvants. Cytokine analyzes (IL-4, IL-1β, IL-6, TNF-α, IFNγ), were performed using commercial ELISA kits and immogenicity potentials of formulations were determined.

According to the ELISA test results; in formulations combined with the HER2 / neu antigen, it was observed that Scoposide B (p<0.01), Elmalienoside A (p<0.01) and Balansoide B (p<0.05)  saponins produced a significant reduction in IL-4 concentration, which appears to have tumor-promoting effects. In cases where Scoposide B  (p<0.05)  and Balansoide B (p<0.01) saponins were formulated with HER2 antigen, it was observed that saponins caused a significant increase in IL-1β1β  (according to the literature, it has both pro-tumorgenic and anti-tumorgenic effects)  concentration. When Elmalienoside A  (p<0.05) was formulated together with the HER2/neu antigen, it resulted in a significant reduction in the concentration of IL-1β. IL-6 shows a pro-tumorgenic effect by increasing the survival of cancer cells and modulates therapeutic resistance. All saponins have been shown to cause a significant increase in IL-6 concentration and saponin adjuvants formulated with HER2 / neu antigen showed a significant decrease in IL-6 concentration. The investigated saponins made more difference in the IL-6 concentration than QS21. Aristatoside B, Elmalienoside A and QS-21 saponins significantly increased the concentration of TNF-α, which promotes growth, migration and invasion in various breast cancer cell lines and contributes to radio-resistance. It was observed that there was no significant difference in the formulation prepared using the HER2 / neu antigen with QS-21 saponin compared to the group where HER2 was alone. Other formulations investigated were found to significantly reduce TNF-α cytokine concentration.. It was observed that all formulations created by combining her / neu antigen and saponins produced a significant increase in IFN-γ concentration which is thought to provide significant therapeutic benefit in breast cancer.

Consequently, it can be said that Aristatoside B. Scoposide A, Scoposide B, Elmalienoside A, Balansoide B, saponins have the potential to use adjuvants in peptide-based HER2-positive breast cancer vaccine formulations. In addition, given the immune responses produced by the adjuvants, it is possible for these adjuvants to be evaluated as vaccine adjuvant candidates for different breast cancer subtypes or different types of cancer.