Esterifikasyon reaksiyonuyla anti-CD24 kaplanmış mezenkimal kök hücrelerin nöroblastoma hücrelerine yönlendirilmesi
Directing mesenchymal stem cells coated with anti-CD24 antibody by esterification reaction to neuroblastoma cells
Yazar: GİZEM TURAÇ KARAKURT
Danışman: DOÇ. DR. GÖKHAN DURUKSU
Kocaeli Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Kök Hücre ve Doku Yenilenmesi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Amaç: Mezenkimal kök hücrelerin (MKH) kanser hücreleri üzerindeki iki yönlü etkisi yapılan farklı çalışmalarla gösterilmiştir. MKH'ler bu etkilerini özellikle salgıladıkları sitokinler sayesinde parakrin yolla sergilemektedirler. Kök hücre başına düşen kanser hücresi oranının bu etkileşimde belirgin bir rol oynadığı ortaya konmuştur. Sunulan bu tez çalışmasında MKH'lerin yüzeyine anti-CD24 antikoru bağlanarak yapılan modifikasyonla, MKH'lerinin nöroblastoma hücrelerine yönlendirilmesi, bu yönlendirme sürecinde MKH'lerin ve nöroblastoma hücrelerinin iki yönlü etkilerinin incelenmesi amaçlanmıştır.
Yöntem: Çalışmada palmitik asitin esterifikasyon reaksiyonu aracılığı ile palmitlenmiş IgG (PPG)'nin, hücrelerle karıştırılarak hücre zarına entegre olması sağlanmıştır. Hücreler üzerindeki toksik etkisi WST-8 testi ile değerlendirilmiştir. İkinci kaplama adımında, uygun antikorlar PPG kaplı hücrelere ilave edilmiş ve CD24 antikoru PPG'ye bağlanmıştır. Wharton Jeli kaynaklı mezenkimal kök hücre (WJ-MKH)'lerin CD24 antikoru ile kaplanması sonrasında oluşturulan anti-CD24+WJ-MKH ile nöroblastoma hattı hücreleri (SH-SY5Y) arasında direkt ko-kültür yöntemi uygulanmıştır. Ko-kültürü takiben morfolojik analizler, WST-8, canlı-ölü boyaması, MDA analizi ve gen ekspresyon profilinin gerçek zamanlı PZR ile analizleri gerçekleştirilmiştir. Bu analizler ile direkt ko-kültürdeki kök hücre ve nöroblastoma hücreleri arasındaki etkileşimin canlılık, proliferasyon, ROS (Reaktif Oksijen Türleri) oluşumuna katkısı ve gen ekspresyon profillerine etkisi gibi parametreler incelenmiştir.
Bulgular: Kaplama için PPG'nin %80 canlılığı koruyan kültürdeki dozu 20 μg/mL olarak belirlenmiştir. Ticari olarak elde edilen anti-CD24 antikoru ve PPG bileşiğinin saflaştırmaları FPLC yöntemiyle gerçekleştirilmiştir. Hücrelerin PPG kaplama verimi IgG-PE (565 nm) boyanmasıyla belirlenmiştir. WJ–MKH'leri anti-CD24 ile kaplama yönteminin hücreler için toksik olmadığı, hücrelerin çoğalma oranlarına etki etmediği ve hücreleri ölüme götürmediği gözlenmiştir. ROS miktarının anti-CD24+WJ-MKH ile yapılan ko-kültür gruplarında daha yüksek olduğu gözlenmiştir. Deney grupları ile yapılan gen ekspresyon analizleri ile kök hücre belirteci, hücre çoğalması, apoptoz ve anti-kanser gibi etkiler incelenmiştir. Bu bulgular arasında anti-CD24+WJ-MKH bulunan gruplarda IL-1b, Ki-67, BMP-2 ve IL-6 gibi genlerin ekspresyonlarında farklı paternler gözlenmiştir.
Sonuç: Hücreleri kaplama için uygun PPG dozu belirlenmiştir. WJ-MKH'leri PPG ile konjuge anti-CD24 antikoru ile kaplama sonrasındaki canlılık, proliferasyon, metabolik aktiviteleri incelenmiştir. Yapılan analizlerin sonucunda, antikor ile kaplama işleminin hücreler üzerinde toksik bir etkisi olmadığı, antikor aracılı yönlendirme işleminin hücrelere zarar vermeden verimli bir şekilde gerçekleştirildiği görülmektedir. Anti-CD24+WJ-MKH ile nöroblastoma hücrelerinin ko-kültürü yapılan deney gruplarında kaplama yapılmayan gruplarla karşılaştırıldığında ROS miktarında artış gözlenmiştir. Ko-kültür gruplarında gerçekleşen gen ekspresyonu profillerindeki değişimler antikor kaplayarak yönlendirme işleminin hücrelerde bazı yolakları değiştirdiğini ve MKH'lerin nöroblastoma (SH-SY5Y) hücreleri üzerinde normalden daha farklı etkilere sahip olmasını sağladığını göstermektedir. Gerçekleştirdiğimiz antikor aracılı yönlendirmenin kanser hücrelerini hedefleyen tedavi yaklaşımlarında potansiyele sahip olduğu öngörülmektedir.

Abstract:
Objective: The bidirectional effect of mesenchymal stem cells (MSCs) on cancer cells has been demonstrated in various studies. MSCs exhibit these effects through paracrine signaling, particularly via cytokines they secrete. It has been established that the ratio of tumor cells per stem cell plays a curicial role in this interaction, complicating the analysis due to the heterogeneous distribution of cells in culture. This thesis aims to redirect MSCs to neuroblastoma cells by modifying the surface of MSCs with anti-CD24 antibody and to investigate the mutual effects of MSCs and neuroblastoma cells during this direction process.
Method: In this study, palmitoylated IgG (PPG) was integrated into the cell membrane through an esterification reaction with palmitic acid. The toxic effect on cells was evaluated by WST-8 assay. For coating, appropriate antibodies were added to cells which coated with PPG, and CD24 antibodies were bound to PPG. Direct co-culture was applied between anti-CD24+WJ-MSCs (Wharton's Jelly Mesenchymal Stem Cells) and neuroblastoma cells (SH-SY5Y) following the coating of WJ-MSCs with CD24 antibodies. Morphological analyses, WST-8, live-dead staining, MDA analysis, and real-time PCR analysis of gene expression profiles were performed after co-culture. Parameters such as vitality, proliferation, contribution to ROS formation, and effects on gene expression profiles between stem cells and neuroblastoma cells in direct co-culture were examined.
Results: The dosage of PPG that maintained 80% viability in culture was determined to be 20 μg/mL for coating. Commercially obtained purifications of anti-CD24 and PPG (IgG1) antibodies were performed using FPLC. The coating efficiency of cells with PPG-anti-IgG was determined by IgG-PE (565 nm) staining. It was observed that the anti-CD24 coating method on WJ-MSCs did not affect the cells' proliferation rates or lead to cell death. The co-culture groups with anti-CD24+WJ-MSCs exhibited higher levels of ROS. Gene expression analyses with experimental groups examined stem cell markers, cell proliferation, and anti-cancer effects. Among these findings, different patern in IL-1b, Ki-67, BMP-2 and IL-6, expressions was observed in groups containing anti-CD24+WJ-MSCs.
Conclusion: An appropriate dosage of PPG for cell coating was determined. The vitality, proliferation, and metabolic activities of WJ-MSCs coated with PPG-conjugated anti-CD24 antibodies were examined. The analyses suggest that the antibody coating process did not have a toxic effect on the cells and that the antibody-mediated targeting was efficiently conducted without harming the cells. An increase in ROS levels was observed in co-culture groups with anti-CD24+WJ-MSCs compared to groups without coating. Changes in gene expression profiles in co-culture groups indicate that the antibody-mediated redirection altered certain pathways in cells, resulting in MSCs having different effects on SH-SY5Y cells than usual. It is anticipated that the antibody-mediated targeting we conducted holds potential in therapeutic approaches targeting cancer cells.