İnsan meme kanseri hücrelerinde Cucurbitasin-I ve abraxane' ın antiproliferatif etkileri
Antiproliferative effects of Cucurbitasin-I and abraxane in human breast cancer cells
Yazar: NEVAL ÇEP
Danışman: DOÇ. DR. MEHMET RIFKI TOPÇUL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Meme kanseri, kadınlar arasında en sık görülen kanser türü olup, genetik çeşitliliği ve klinik heterojenliği nedeniyle tedavi süreçlerinde karmaşık bir yapı sergilemektedir. Moleküler alt tiplerine göre Luminal A, Luminal B, HER2-aşırı eksprese eden ve bazal benzeri (BLBC) olarak sınıflandırılan meme kanseri, PIK3CA, TP53, HER2 gibi genetik değişikliklerle tanımlanmakta ve bu değişiklikler hastalığın biyolojik ve klinik davranışını etkilemektedir.  Çalışmamızda, hormon reseptör pozitifliği ile düşük metastatik potansiyel gösteren Luminal A alt tipi olan MCF-7 hücre hattı ile üçlü negatif meme kanseri (TNBC) için agresif ve metastatik bir model olan MDA-MB-231 hücre hattı kullanılmıştır. 
Bu tezde, Abraxane ve JAK/STAT3 inhibitörü Cucurbitasin-I'nın, tekli ve kombinasyon tedavilerdeki etkileri incelenmiştir. Yapılan analizler, Abraxane'ın mikrotübül dinamiklerini bozarak mitotik blokaj yoluyla apoptozu tetiklediğini, Cucurbitasin-I'nın ise JAK/STAT3 sinyal yolaklarını baskılayarak ve ROS üretimini artırarak hücre döngüsünü durdurduğunu ortaya koymuştur. Kombinasyon tedavisinde, tekli tedavilere kıyasla hücre proliferasyonunun daha etkili bir şekilde baskılandığı ve apoptotik yolakların aktivasyonunda sinerjik etkiler gözlendiği belirlenmiştir.
Hücre kinetiği ve moleküler analizler, her iki hücre hattında da apoptotik yolaklarla ilişkili genlerde belirgin değişimler olduğunu göstermiştir. MCF-7 hücrelerinde TP53 ve STAT3 ile ilişkili sinyal yolaklarının baskılandığı, mitokondriye bağımlı apoptoz mekanizmalarının aktif hale geldiği belirlenmiştir. MDA-MB-231 hücrelerinde ise, özellikle PI3K/Akt/mTOR sinyal yolaklarının aşağı regüle olduğu ve bu durumun hücre büyümesinin durdurulmasına katkı sağladığı tespit edilmiştir. Ayrıca, Cucurbitasin-I'nın IC50 değerlerinin MCF-7 hücrelerinde 10 kat, MDA-MB-231 hücrelerinde ise 20 kat düşmesi, bu kombinasyonun sinerjik etkilerini açıkça ortaya koymaktadır.
Abraxane ve Cucurbitasin-I'nın, farklı moleküler mekanizmalar üzerinden etkili antitümör aktiviteler sunduğu ve meme kanseri tedavisinde yeni nesil kombinasyon stratejileri için umut verici bir yaklaşım oluşturduğu bu çalışma ile ortaya konulmuştur. Biyoinformatik analizler ve genetik temelli değerlendirmelerle desteklenen bulgular, Luminal A ve üçlü negatif meme kanseri alt tiplerinde hedefe yönelik tedaviler geliştirilmesi için değerli bir bilimsel temel sağlamaktadır. İleriye dönük olarak, bu tedavi kombinasyonlarının in vivo modellerde etkinliğinin ve klinik uygulamalardaki potansiyelinin daha ayrıntılı bir şekilde araştırılması gerekmektedir.

Abstract:
Breast cancer is the most common type of cancer among women and presents significant challenges in treatment processes due to its genetic diversity and clinical heterogeneity. Classified into molecular subtypes such as Luminal A, Luminal B, HER2-overexpressing, and basal-like (BLBC), breast cancer is defined by genetic alterations including PIK3CA, TP53, and HER2, which profoundly influence its biological and clinical behavior. In this study, the MCF-7 cell line, representing the Luminal A subtype with hormone receptor positivity and low metastatic potential, and the MDA-MB-231 cell line, an aggressive and metastatic model for triple-negative breast cancer (TNBC), were employed.
This thesis investigated the effects of Abraxane and the JAK/STAT3 inhibitor Cucurbitacin-I in both single and combination treatments. The analyses demonstrated that Abraxane induced apoptosis via mitotic blockade by disrupting microtubule dynamics, whereas Cucurbitasin-I arrested the cell cycle by inhibiting JAK/STAT3 signaling pathways and promoting reactive oxygen species (ROS) production. Combination therapy more effectively suppressed cell proliferation and exhibited synergistic activation of apoptotic pathways compared to single-agent treatments.
Cell kinetics and molecular analyses revealed significant changes in apoptotic pathway-associated genes in both cell lines. In MCF-7 cells, TP53 and STAT3-related signaling pathways were down-regulated, leading to the activation of mitochondria-dependent apoptotic mechanisms. In MDA-MB-231 cells, PI3K/Akt/mTOR signaling pathways were significantly suppressed, contributing to cell growth inhibition. Additionally, the IC50 values of Cucurbitasin-I decreased by 10-fold in MCF-7 cells and 20-fold in MDA-MB-231 cells, clearly highlighting the synergistic potential of this combination therapy.
This study demonstrates that Abraxane and Cucurbitacin-I exert potent antitumor activities through distinct molecular mechanisms, offering a promising approach for next-generation combination strategies in breast cancer treatment. The findings, supported by bioinformatic analyses and genetic-based evaluations, provide a robust scientific basis for the development of targeted therapies in Luminal A and triple-negative breast cancer subtypes. Future research should focus on evaluating the efficacy of these therapeutic combinations in in vivo models and exploring their translational potential in clinical applications.