Meme kanseri kök hücrelerine karşı ekstraselüler vezikül temelli yeni tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesi
Development of new extracellular vesicle-based treatment approaches to breast cancer stem cells
Yazar: ETKİN PARLAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MELAHAT BAĞIROVA
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Genetik = Genetics ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Kontrollü ilaç salımı = Controlled drug release ; Meme kanseri =   ; Moleküler genetik = Molecular genetic

Özet:
İnsan meme kanseri, kanser tipleri arasında en yaygın hastalıklardan biridir. Meme kanserinin tedavisinin temelini cerrahi, kemoterapi ve radyoterapi oluşturmaktadır. Ancak şimdiye kadar etkin bir tedavi yöntemi bulunamamıştır. Tedavideki başarısızlığın başlıca nedenlerini tedaviden sonra kanser hücrelerinin metaztazı ve ilaçlara karşı dirençliliği oluşturmaktadır. Buna göre de, son yıllarda meme kanserine karşı tedavide yeni yaklaşımlardan biri olarak bu hücrelerde bulunan mikro RNA'ların (miRNA) kanserin oluşmasında etkin bir rol oynadığına yönelik çalışmaların sayısı giderek artmaktadır. Kanser hücrelerinin invazyon ve migrasyon gibi özelliğinden sorumlu olan miR-21, onkojenik bir aktiviteye sahiptir. Çalışmalarda, meme kanserinin agresif fenotipinde miR-21'in expresyonunun oldukça yüksek olduğu belirtilmiştir. Buna göre de, meme kanserinin tedavisinde miR-21 inhibisyonu tedavi açısından oldukça önemlidir. Literatürde  miRNA-21'in susturulmasına yönelik  inhibitörlerin tek başına, çeşitli nanopartiküllere ve tümör kaynaklı EV'lere kapsüle edilerek meme kanseri hücrelerinin migrasyonu, proliferasyonu ve invazyonunun engellenmesine yönelik çalışmalara rastlansa da; çalışmamıza kadar zencefil kaynaklı EV'lere miRNA-21 inhibitörlerinin kapsüle edilerek meme kanseri hücreleri üzerinde etkinliğinin incelendiği çalışmalara rastlanmamıştır. Buna göre de, projenin amacını zencefil kaynaklı nanoveziküllerin miRNA-21minhibitörleriyle enkapsüle edilmesiyle oluşturulacak yeni nanoformülasyonların MCF-7 insan meme kanseri hücreleri üzerinde in vitro incelenmesi oluşturmaktadır. Bu tez çalışmasında öncelikle zencefil kökü suyundan veziküllerin izolasyonu ve karakterizasyonu çeşitli yöntemlerle (elektron mikroskobu, zeta sizer ve akış sitometrisi) gerçekleştirilmiştir. İnhibitörün veziküllere ısı şoku/kalsiyum klorid transfeksiyonu yöntemi ile kapsülasyonundan sonra nanotaşıyıcı sistemlerin etkinliği MCF-7 hücreleri üzerinde etkileri hücrelerin morfolojisi, proliferasyonu, canlılığı, transkripsiyonel düzeydeki gen ekspresyonları ve migrasyonu/invazyonu gibi parametrelere göre incelenmiştir. Nanoveziküllerin J774 makrofaj ve L929 fibroblast hücre hatları üzerinde toksik etkisine bakılmıştır. Elde edilen zeta sizer sonuçlarına göre veziküllerin ortalama 261 nm ve zeta potansiyeli ise -10,3 Mv olarak boş veziküllerin ve miR-21 inhibitörü yüklü veziküllerin önemli derecede toksik olmadığı ve kanser hücreleri üzerinde anti-kanser etkisine sahip olduğu ortaya çıkmıştır. İn vitro yara iyileşme testine göre miRNA yüklü vezikül verilen MCF-7 hücrelerinde, vezikül verilmeyen hücrelere göre  daha az hücre migrasyonu ve invazyonu kapasitesi meydana gelmiştir. miR-21 ana hedef genleri olan PTEN, PDCD-4 ve TIMP3 genlerinin mRNA seviyelerinin kantitatif eş zamanlı PZR analizlerine göre ise miR-21 inhibisyonu sonucunda, bu genlerin aktivitesinin belirgin bir şekilde arttığı görülmüştür Ulaşılan olumlu sonuçlar doğrultusunda, dünyada ve ülkemizde ilk kez olarak insan meme kanserinin tedavisinde bitkisel kaynaklı ekstraselüler vezikül kaynaklı gen salım sistemlerine dayalı yeni bir yaklaşım geliştirilmiştir.

Abstract:
Human breast cancer is one of the most common types of cancer. Surgery, chemotherapy and radiotherapy form the basis of the treatment of breast cancer. However, no effective treatment has been found so far. The main reasons for the failure of treatment are the metasis of cancer cells and drug resistance after treatment. Accordingly, in recent years, as one of the new approaches in the treatment of breast cancer, micro RNAs (miRNA) in these cells play an active role in the formation of cancer, the number of studies is increasing. MiR-21, which is responsible for the invasion and migration of cancer cells, has an oncogenic activity. Studies have shown that miR-21 expression is very high in the aggressive phenotype of breast cancer. Accordingly, miR-21 inhibition is very important for the treatment of breast cancer. Although there have been studies in the literature to prevent migration, proliferation and invasion of breast cancer cells by encapsulating inhibitors of miRNA-21 alone into various nanoparticles and tumor-derived EVs; In our study, no studies were conducted to investigate the efficacy of miRNA-21 inhibitors on breast cancer cells by encapsulating ginger-derived EVs. Accordingly, the aim of the project is to investigate the new nanoformulations of ginger-derived nanovesicles by encapsulating them with miRNA-21 inhibitors in vitro on MCF-7 human breast cancer cells. In this thesis, the isolation and characterization of vesicles from ginger root water were carried out by various methods (electron microscopy, zeta sizer and flow cytometry). After encapsulation of the inhibitor by heat shock / calcium chloride transfection to extracellular vesicles, the efficacy of nanostructural systems on MCF-7 cells was examined according to parameters such as morphology, proliferation, viability, transcriptional gene expression and migration / invasion. According to the results of zeta sizer obtained, the average vesicles were 261 nm and the zeta potential was -10.3 Mv. anti-cancer effect. According to the in vitro wound healing test, miRNA-21 inhibitor including extracellular vesicles-treated MCF-7 cells showed less cell migration and invasion capacity than non-vesicle-treated cancer cells. According to the quantitative real time PCR analysis of mRNA levels of the main target genes of miR-21, PTEN, PDCD-4 and TIMP3, it was observed that the activity of these genes increased significantly as a result of miR-21 inhibition. In line with the positive results achieved, a new approach based on plant-derived extracellular vesicle-derived gene delivery systems has been developed for the first time in the world and in our country in the treatment of human breast cancer.