Ovaryum kanserinin oluşumu ve ilerleyişinde ovaryum kanseri kök hücrelerinden salınan eksozomal miRNA'ların rolü
Role of exosomal miRNA's relased from cancer stem cells in ovarian cancer growth and progression
Yazar: FAHRİYE DÜZAĞAÇ
Danışman: PROF. DR. GÜLPERİ ÖKTEM
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Kök Hücre Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Genetik = Genetics ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Eksozomlar = Exosomes ; Lipozomlar = Liposomes ; Neoplazm kök hücreleri = Neoplastic stem cells ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Over neoplazmları = Ovarian neoplasms

Özet:
Ovaryum kanseri jinekolojik kanserler arasında ölüme en çok neden olan genellikle asemptomatik bir kanser türüdür. Tümör kitlesindeki heterojen hücre popülasyonlarının çok küçük bir kısmını oluşturan Kanser Kök Hücreleri (CSC) ise malign progresyona sebep olan, tedaviye yanıtı değiştiren hücrelerdir. Hücresel sinyallemenin ana düzenleyicisi olarak, hem normal hem de kanser kök hücreleri, tümör mikro-ortamını, büyümesini, ilerlemesini ve varsayılan immünolojik fonksiyonu değiştiren çeşitli otokrin ve parakrin sinyalleri orkestra etmek için eksozomlar salgılarlar. Bu eksozom adı verilen endozomal yolak orijinli nano kesecikler (50-180nm) orijinlendiği hücrenin parmak izini taşıması yönü ile özellikle kanserin tanı ve tedavisinde potansiyel belirteçler olma özelliği taşır. Aynı zamanda eksozomlar mRNA ve mikroRNA(miRNA)'lar gibi taşıdıkları kargo içerikleri ile kanser ilerleyişine, immün sistemden ve apoptozisten kaçış, anjiyogenez, invazyon, metastaz gibi onkojenik hedefleri uyararak, antitümör immün yanıtı değiştirerek katkı sağlarlar. Hücreler arası iletişiminde eksozomların ve eksozomal miRNA'ların vasıtası ile bilgi aktarımı kanser gelişimindeki en önemli mekanizmalardan biridir. Ovaryum kanseri kök hücrelerinin (OCSC'ler) onkojenik fenotipi teşvik etmek için tümör mikro ortamları ile nasıl etkileşime girdiği konusunda literatür bilgileri hala eksiktir. Ovaryum kanserinin kompleks mekanizmalar içeren heterojen yapısı nedeniyle tek bir biyobelirteçle tüm alt tiplerinin ve evrelerinin yüksek hassasiyet ve özgünlükle tespit edilmesi mümkün değildir. Bu nedenle tanı ve tedavide tüm vücut sıvılarından elde edilebilen eksozomlar ve serum, plazma gibi vücut sıvılarında korunmuş halde bulunan hücre tipine göre spesifik olan ve kökenlendiği tümör ile ilgili biyobelirteçler içeren eksozomal  miRNA'lar kullanılması çok daha büyük bir potansiyel taşımaktadır. Tüm bu bilgiler ışığında bu çalışmada OCSC'lerden türetilmiş eksozomal miRNA'ları ve bu miRNA'ların tümör mikroçevresinin regüle edip düzenleyebilme yeteneğini ortaya çıkarmayı ve böylece bu miRNA'ların ovaryum kanseri hastalarında tanısal olarak kullanılıp kullanılamayacağını araştırmayı hedefledik. Bu tez çalışmasında OCSC'lerden ve OCSC'lerden izole edilen eksozomlardan salınan  miRNA'ların ifade düzeyine bakılmış, bu gruplar arasında yüksek oranda değişiklik gösteren miRNA'ların ovaryum kanserinin oluşumu, ilerleyişi, kanser kök hücrelerinin proliferasyonu, invazyonu, migrasyonu üzerindeki  rolleri hem in vitro hem de nanolipozom teknolojisi ile primer tümör üzerinde in vivo olarak incelenmiştir. Buna ek olarak OCSC'ler ve eksozomlarında diferansiyel olarak eksprese edilmiş miRNA'ların  tümör ile ilişkili makrofaj (TAM) microarray dataları ile de benzerlik gösterdiği, hem OCSC eksozomlarının hem de TAM'ların pek çok ortak miRNA'yı yukarı ve aşağı regüle ettiği gösterilmiştir. Bu microarray verilerinde en çok yukarı regüle olmuş miRNA'lardan biri olan miR-103a-3p'nin, OCSC eksozomlarından salınarak kanser proliferasyonunu, göçünü, istilasını ve anjiyogenezi arttırdığı ve M0 tipi makrofajların immünosupresif M2-tipi makrofajlara polarizasyounu indüklediği de çalışmamız ile ortaya çıkarılmıştır. Bu in vitro etkinin ovaryum kanseri ortotopik fare modelinde nanolipozomal-miR-103a-3p kullanılarak in vivo etkisi de OC hücreleri, CSC'leri ve TAM'lerın tümördeki infiltrasyonu üzerinde gösterilmiştir. Genel olarak çalışmamız, OCSC'lerinin ve OCSC'lerinden salgılanan eksozomların, özellikle onkojenik miR'leri transfer ederek, bunları tümör mikro-ortamı içinde bir ilerleme ve istila aracı olarak kullandığını ve tüm bunlara ek olarak OCSC'lerin bu miRNA'ları TAM'lerin polarizasyonu ve tümördeki infiltrasyonunu sağlamak adına yönlendirerek  tümör mikro ortamını ve bu ortamdaki heterojeniteyi regüle ettiğini göstermiştir.

Abstract:
Despite the recent advancements in the treatment of OC, it remains the seventh most common cancer in women worldwide. Cancer stem cells (CSCs) are a unique cell population described by their ability to indefinitely self-renew, proliferate, initiate, and propagate. Evidence suggests that the interaction between cancer stem cells with their microenvironment play a critical role in cancer progression. Exosomes which are the key players of the microenvironment are nano-sized (50-180nm) endosomal pathway-derived vesicles that present in almost all biological fluids. Transporting information via exosomes and exosomal miRNAs is deemed to be the crucial way of intercellular communication that is as essential as the cell-to-cell contact-dependent signaling. As a key regulator of cellular signaling, both normal, and cancer stem cells secrete exosomes to orchestrate diverse autocrine and paracrine functions which alter tumor micro‐environment, growth, progression, and putative immunological function. There is still not much known about how ovarian cancer stem cells (OCSCs) interact with their tumor microenvironment to promote oncogenic phenotype. Thus, in this study, we investigate whether the OCSCs-derived exosomal miRNAs mirror and orchestrate that of the tumor microenvironment and thus could be used diagnostically in ovarian cancer patients. To this end, we evaluated significantly differentially expressed miRNAs between OCSCs exosomes and their cells of origin using the Affymetrix Gene Chip miRNA 4.0 microarrays. Several miRNAs were found to be significantly upregulated in both OCSCs and their exosomes. In addition we found many common up/down regulated miRNAs (miR-103a-3p, miR-20a-5p,miR-125b-5p, miR-17-5p, miR-27a-3p, miR-8075, miR-4487) with the microarray data in which tumor-associated macrophage (TAM) exosomes and their cells of origin were compared. We also found that OCSCs secrete exosomes enriched in miR-103a-3p, which has been shown in our work to increases cancer migration, invasion and angiogenesis as well as proliferation and induces polarization of M0 type macrophages toward immunosuppressive M2-type macrophages. We were validated this in vitro effect of the miR-103a-3p in ovarian cancer orthotopic mouse model by using nanoliposomal-miR-103a-3p and investigating the role of these miRs in OC cells and CSCs proliferation, migration, invasion and tumor growth. Overall, our data suggest that OCSCs and OCSCs secreted exosomes may contribute tumor microenvironment especially by regulating TAMs by transferring oncogenic miRs and using them as a progression and invasion tools within tumor microenvironment.