Glioblastoma multiform (GBM) kanser kök hücrelerinde Mdivi-1 aracılı DRP-1 inhibisyonunun mitokondriyal fisyon ve mitofajiye etkisi
Effect of Mdivi-1 Mediated DRP-1 Inhibition on Mitochondrial Fission and Mitophagy in Glioblastoma Multiform (GBM) Cancer Stem Cells
Yazar: ELİF DENER
Danışman: PROF. DR. ASUMAN SUNGUROĞLU
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Diaminler = Diamines ; Glioblastoma = Glioblastoma ; Kök hücreler = Stem cells ; Mitokondriler = Mitochondria ; Neoplazm kök hücreleri = Neoplastic stem cells ; Neoplazmlar = Neoplasms

Özet:
GBM'de, glioblastoma kök hücrelerinin (GKH) varlığının ilaç direncine ve tümörün
nüksetmesine sebep olduğu bildirilmektedir. Yapılan çalışmalar, farklı moleküler, genetik ve
metabolik özellikleri bakımından GKH'lerin nöral kök hücrelerden (NKH) ve farklılaşmış
GBM hücrelerinden farklı olduklarını göstermektedir. Dolayısıyla, GKH'leri hedef alan yeni
terapötik stratejilerin geliştirilebilmesi için GKH'lerin kök hücre özelliklerinin devamlılığını
sağlayan mekanizmaların tam olarak anlaşılması önem arz etmektedir.
Spesifik olarak GKH belirteçlerinden CD133 ve CD24 lentiviral olarak ayrı ayrı
yüksek ifade eden GKH'lerde ilk kez fisyonda rol oynayan Drp1'in Mdivi-1 aracılı
farmakolojik inhibisyonunun fisyon ve mitofaji mekanizmaları üzerine olan etkilerinin
araştırılması sonucu hipotezimizi destekleyecek önemli ve özgün sonuçlar elde edilmiştir.
GBM tedavisinde alternatif bir tedavi protokolü olarak mitokondriyal fisyon
inhibitörünün tekli veya TMZ ile kombine kullanılmasının etkinliğinin GKH düzeyinde in
vitro olarak ilk kez araştırılmıştır.
Bu tez kapsamında apoptoz ve mitofaji ilişkili genlerin mRNA düzeyinde ifadesine
bakılmıştır Eş zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu ile Fisyon için DRP-1, Fis1, Apoptozis
için Bax, Bcl-2, Mcl-1, ve mitofaji belirteci olarak Pink1, Parkin genlerinin mRNA ifade
analizleri yapılmıştır. Post-translasyonel düzeyde kontrol edilen Drp1'in aktive edici
fosforilasyon ve inhibe edici fosforilasyon düzeyleri ise western blot analizi ile protein
düzeyinde araştırılmıştır.
Mdivi-1 uygulanan bulk tümör hücreleri ile iki farklı GKH hücre serilerinin bu
inhibisyondan doza ve zamana göre etkilendiği ve TMZ'den daha etkili bir şekilde
canlılıklarında azalmaya neden olduğu ilk kez belirlenmiştir. Hücrelerde gözlenen bu
ölümün apoptozis aracılı gerçekleştiği belirlenmiştir.
Mdivi-1 inhibitörünün Glioblastoma'da TMZ'den bağımsız apoptozisi uyaran ve
kanser kök hücrelerini de hedefleyebilen alternatif terapötik ajan olarak kullanılabileceği ilk
kez gösterilmiştir.
Drp1 ifadesinin ve fisyon mekanizmasının CD24high hücrelerinde daha aktif olduğu ilk
kez belirlenmiş ve Mdivi-1'in bu hücrelerde en etkili fisyon baskılanmasına neden olduğu
gösterilmiştir.
Mdivi-1'in tek başına veya TMZ'in birlikte düşük dozlarda uygulanmasının bulk
tümör hücreleri ve GKH'lerde hücre canlılığına ve apoptozis üzerine olan etkilerinin ilk kez
bu tez çalışmasıyla belirlenmiş olması, GBM tedavisinde kullanılabilecek alternatif
yaklaşımların üretilmesine katkıda bulunacaktır.
Anahtar kelimeler: Glioblastoma Kök Hücre, CD133, CD24, Mitokondriyal Kalite Kontrol,
Mitokondriyal Metabolizma

Abstract:
It has been reported that the presence of glioblastoma stem cells (GSC) in GBM
causes drug resistance and tumor recurrence. Studies show that SSCs differ from neural stem
cells (NKC) and differentiated GBM cells in terms of their different molecular, genetic and
metabolic properties. Therefore, it is important to fully understand the mechanisms that
maintain the stem cell properties of SSCs in order to develop new therapeutic strategies
targeting SSCs.
As a result of investigating the effects of Mdivi-1-mediated pharmacological
inhibition of Drp1, which plays a role in fission, on fission and mitophagy mechanisms for
the first time, important and original results have been obtained to support our hypothesis,
specifically in SSCs that express CD133 and CD24 lentivirally, which are among the SSC
markers.
The efficacy of mitochondrial fission inhibitor alone or in combination with TMZ as
an alternative treatment protocol in the treatment of GBM was investigated for the first time
in vitro at the GCC level.
Within the scope of this thesis, the expression of apoptosis and mitophagy-related
genes at the mRNA level was examined. Simultaneous polymerase chain reaction and
mRNA expression analyzes of DRP-1, Fis1, Bax, Bcl-2, Mcl-1 for apoptosis, and Pink1 as a
mitophagy marker, Parkin genes for Fission were performed. . Activating phosphorylation
and inhibitory phosphorylation levels of Drp1, which is controlled at the post-translational
level, were investigated at protein level by western blot analysis.
It was determined for the first time that Mdivi-1 applied bulk tumor cells and two
different GKH cell lines were affected by this inhibition according to dose and time and
caused a decrease in their viability more effectively than TMZ. It was determined that this
death observed in cells was mediated by apoptosis.
It has been shown for the first time that Mdivi-1 inhibitor can be used as an alternative
therapeutic agent that stimulates TMZ-independent apoptosis in Glioblastoma and can also
target cancer stem cells.
It was determined for the first time that Drp1 expression and fission mechanism were
more active in CD24high cells and Mdivi-1 was shown to cause the most effective fission
suppression in these cells.
The fact that the effects of Mdivi-1 alone or in combination with TMZ at low doses on
cell viability and apoptosis in bulk tumor cells and SSCs were determined for the first time
in this thesis study will contribute to the production of alternative approaches that can be
used in GBM treatment.
Keywords: Glioblastoma Stem Cell, CD133, CD24, Mitochondrial Quality Control,
Mitochondrial Metabolism