Identification of preclinical implications for novel indole-benzimidazoles and phenothiazines using in vitro cancer cell line and in vivo zebrafish models
İn vitro kanser hücre hatları ve in vivo zebrabalığı modelleri kullanılarak yeni indol-benzimidazoller ve fenotiyazinler için preklinik etkilerin tanımlanması
Yazar: MURAT YAMAN
Danışman: DOÇ. DR. ÖZLEN KONU KARAKAYALI
İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Nörobilim Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyoloji = Biology ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Asetilkolinesteraz = Acetylcholinesterase ; Benzimidazoller = Benzimidazoles ; Karsinoma-hepatoselüler = Carcinoma-hepatocellular ; Meme neoplazmları = Breast neoplasms ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Tiyazinler = Thiazines ; Toksisite = Toxicity ; Zebra balığı = Zebrafish ; İndoller = Indoles

Özet:
Meme kanseri (BC) ve hepatosellüler karsinom (HCC), kayda değer ölüm oranlarına sahip iki önemli sağlık sorunudur. İlaç tedavileri mevcut olmasına rağmen, terapötik başarı sınırlıdır. Düşük biyoyararlanım, yüksek toksisite ve tekrarlayan ilaç direnci nedeniyle yeni tedavi seçenekleri gereklidir. Bu tezde, BC ve HCC'de, sırası ile, yeni indol-benzimidazol ve fenotiyazinlerin anti-kanser etkilerini ve klinik öncesi potansiyellerini test etmek için farklı in vitro, in siliko ve in vivo yaklaşımlar uygulandı. Tezin ilk bileşeninde, in vitro kanser hatları, in vivo zebrabalığı embriyo ve larvaları ve in siliko karşılaştırmalı transkriptomik analizler kullanarak yeni indol-benzimidazol türevlerinin BC hücre hattı toksisitelerini ve östrojen reseptörü (ER) ile ilişkilerini değerlendirdim. İkinci bölümde ise antipsikotik bileşikler olan fenotiyazinler (PTZ), HCC tedavisi için yeniden konumlandırıldılar. Bu nedenle, tek başına veya sorafenib (SFB) ile kombinasyon halinde jenerik PTZ türevleri, in vitro kanser hatları, ardından zebrabalığı gelişim testleri ve embriyonik aşama zenograftları kullanılarak test edildiler. Ek olarak, RNAseq analizleri, ilaçların gen ekspresyon düzeyindeki sinerjistik/antagonistik etkilerini anlamak üzere trifluoperazin (TFP), SFB ve TFP + SFB kombinasyonu ile muamele edilen Hep3B hücreleri üzerinde gerçekleştirildi. Son olarak, yeni PTZ türevlerinin anti-HCC potansiyelleri, in vitro ve in vivo taramalarla araştırıldı. Ayrıca, yeni ve jenerik türevlerin nöral yolaklar üzerindeki etkileri, kolinesteraz testleri ve motor tepki ölçümleri ile değerlendirildi. Tezin bulguları, özgün BC ve HCC tedavilerine istinaden ileri klinik öncesi çalışmaların yürütülmesine potansiyel yol gösterici niteliktedir.

Abstract:
Breast cancer (BC) and hepatocellular carcinoma (HCC) are two major health problems with significant mortality rates. Although drug therapies are available, therapeutic success remains limited. Because of low bioavailability, high toxicity and recurring drug resistance, novel therapeutic options are essential. In the present thesis, a multitude of in vitro, in silico and in vivo approaches were executed to test anti-cancer effects and preclinical potentials of novel indole-benzimidazoles and phenothiazines in BC and HCC, respectively. In the first component of the thesis, I evaluated BC cell line toxicity and estrogen receptor (ER) relationship of novel indole-benzimidazole derivatives using in vitro cancer lines, in vivo zebrafish embryos/larvae, and in silico comparative transcriptomics analyses. In the second part, antipsychotic compounds phenothiazines (PTZ) were repurposed for HCC therapy. Therefore, generic PTZ derivatives alone or in combination with sorafenib (SFB) were tested using in vitro cancer lines followed by zebrafish developmental assays and embryonic stage xenografts. In addition, RNAseq analyses were performed on trifluoperazine (TFP), SFB, and TFP+SFB combination treated Hep3B cells to understand synergistic/antagonistic effects of the drugs at gene expression level. Lastly, anti-HCC potential of novel PTZ derivatives were explored by in vitro and in vivo screenings. Moreover, effects of the novel and generic derivatives on neural pathways were evaluated by cholinesterase assays and motor response measurements. The findings of the dissertation present potential leads for conducting further preclinical studies tailored towards novel BC and HCC therapies.