Radyoterapide kullanılmak üzere kuantum noktaları ve fotoduyarlaştırıcı içeren tümöre spesifik nanoboyutlu lipozomların geliştirilmesi
Development of tumor spesific targeted liposomes containing quantum dots and photosensitizer used for radiotheraphy
Yazar: MEHMET KARABUĞA
Danışman: PROF. DR. SUNA ERDOĞAN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology ; Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Kuantum noktaları = Quantum dots ; Nanoteknoloji = Nanotechnology ; Radyoterapi = Radiotherapy

Özet:
Tüm dünyada ikinci en önemli ölüm sebebi olarak gösterilen kanser tedavisinde genel yaklaşımlar; cerrahi, radyoterapi, kemoterapi, hormon terapi, immün terapi ve hedefe yönelik tedavidir. İyonlaştırıcı radyasyonun kanser hücrelerinde letal hasara sebep olarak yok edilmesini sağlayan radyoterapide, uygulanan radyasyon dozunu artırmadan biyolojik etkisini artırmak amacıyla çeşitli yaklaşımlar denenmektedir. Radyoduyarlaştırıcılar, hücreleri radyasyona karşı olduğundan daha duyarlı hale getiren maddelerdir ve radyoterapiden önce, radyoterapi sırasında veya sonradan verilebilirler. Son yıllarda, metal nanoparçacıkları (Au, Ag), kuantum noktaları (KN), süper paramanyetik demir oksit ve metal olmayan nanoparçacıklar (silikon, fulleren) gibi nanoteknoloji temelli radyoduyarlaştırıcılar üzerinde çalışmalar yapılmaktadır. Bu yöntem "Nanoparticle Enhanced X ray Therapy = NEXT" olarak adlandırılmaktadır. Ayrıca, KN gibi sintilasyon ya da sürekli lüminesans yapan nanoparçacıkların fotoduyarlaştırıcılarla beraber radyoduyarlaştırıcı olarak kullanımı da üzerinde çalışma yapılan yeni bir alandır.
Bu çalışmada; Kuantum nokta (KN) (CdSeZnS)- Klorin E-6 (Ce6) konjugatı içeren, PEG kaplı, nanoboyutlu, yüzeyi folik asitle modifiye edilmiş lipozomal radyoduyarlaştırıcı geliştirilmeye çalışılmıştır. Bu sayede kanser tedavisinde daha az radyasyon dozunda daha fazla faydanın sağlanması ve klinikte kullanılan X ışını dozlarına nazaran daha düşük radyasyon dozu kullanılarak tümör hücrelerinin yok edilmesi amaçlanmıştır. Karakterizasyon çalışmaları lipozomların uygun enkapsülasyon verimi ve partikül büyüklüğüne sahip olduğunu göstermiştir. Lipozom formülasyonlarının  4T1 (fare meme kanseri) tümör hücreleri üzerindeki sitotoksik etkileri incelenmiş ve tek başına 5 Gy X ışını radyasyon dozunun hücre kültürü üzerinde yaptığı etki ile lipozom uygulandıktan sonra 5 Gy X-ışını uygulandıktan sonra hücre ölümü açısından % 27,1±1,73 'lik artış sağlandığı görülmüştür. KN-Ce6 konjugatı içeren lipozomal radyoduyarlaştırıcının  antitümör etkinliği in vivo tümör modeli oluşturulmuş farelerde incelenmiştir.  Bu kapsamda, farelerdeki ağırlık değişimleri, tümör hacmindeki değişimler, sağ kalım süreleri izlenmiş ve tümör dokusu ve diğer organlar üzerinde histopatolojik değerlendirmeler yapılmıştır. Elde edilen sonuçlar, DSPCL-FA-K lipozom dispersiyonunun (KN-Ce6 konjugatı içeren DSPC:Chol:SA:PEG2000-DSPE:FA-PEG2000-DSPE lipit bileşimine sahip formulasyon), radyoterapide daha az radyasyon dozu uygulanarak tedavide aynı veya daha iyi etkinlik sağlanması için umut verici bir radyoduyarlaştırıcı ajan olabileceğini göstermiştir.

Abstract:
Cancer is the second most common cause of death in the world. Common approaches in cancer treatment include surgery, radiotherapy, chemotherapy, hormone therapy, immune therapy, and targeted therapy.  In radiotherapy, which causing lethal damage in cancer cells by using ionizing radiation, various approaches are tried to increase the biological effect without increasing the applied radiation dose. Radiosensitizers can be applied before, during or after radiotherapy and make cells more sensitive to radiation. In recent years, number of studies have been performed on nanotechnology-based radiosensitizers such as metal nanoparticles (Au, Ag), quantum dots (QDs), super paramagnetic iron oxide and non-metal nanoparticles (silicon, fulleren). This method is called as "Nanoparticle Enhanced X-ray Therapy = NEXT". In addition, the use of scintillating or continuously luminescent nanoparticles such as QDs with photoensitizers is a new field of study.
In this study, it is intended to develope liposomal radiosensitizer which is quantum dots -Chlorine e6 conjugate encapsulated, PEG-coated, nanoscale and surface modified with folic acid.
By this way, it is aimed to provide more benefit and to destroy tumor cells by using lower radiation dose compared to clinically used X-ray doses. Characterization studies have shown that liposomes have appropriate encapsulation efficiency and particle size. The cytotoxicity of liposome formulations on 4T1 (mouse breast cancer) tumor cell lines were examined.  It was observed that there is 27,1±1,73 % increase in cell death when it is compared with the effect of only 5 Gy X-ray radiation dose was compared with the administration of liposome formulation following by 5 Gy X-ray radiation dose. The antitumor efficacy of the liposomal radiosensitizer containing the QD-Ce6 conjugate was investigated in mice having in vivo tumor model. In this context, weight changes in mice, changes in tumor volume, survival times were monitored and pathological and histological evaluations were made on tumor tissue and other organs. The obtained results showed that DSPCL-FA-K liposome dispersion (QD-Ce6 conjugate containing  formulation which has DSPC:Chol:SA:PEG2000-DSPE:FA-PEG2000-DSPE lipid composition) prepared in this thesis scopes might be a promising radiosensitizing agent to achieve the same or better efficacy in treatment by applying less radiation dose in radiotherapy.