EGFR aşırı-ekspresyonu yapan kanser hücrelerinin floresan görüntülemesinde ve fotodinamik terapiyle yok edilmesinde hedefli teranostik demiroksit nanoparçacıklarının kullanılması
Utilization of targeted theranostic iron oxide nanoparticles in the fluorescent imaging and elimination of EGFR overexpressing cancer cells via photodynamic therapy
Yazar: NİHAN VERİMLİ
Danışman: DOÇ. DR. SULTAN SİBEL ERDEM
İstanbul Medipol Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya (Tıp) Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Pankreas kanseri hücre hattı =

Özet:
Pankreas kanseri ile mücadelede kemoterapiye dirençli ve cerrahi olarak temizlenmesi oldukça zor olan mikrotümörlerin saptanabilmesi ve tedavisi çok önemlidir. Son dönemlerde, tümör hücresini seçici olarak hedefleyen, nanoparçacık tabanlı çok sayıda teranostik sistem geliştirilmektedir. Bu tez çalışmasında, süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıklarına (SPION), BPD-hidrazon konjuge edilerek, ikili tedavi ve ikili görüntüleme olanağı sunan, hedefe yönelik, "kapalı-açık (off-on)" taşıma sistemi geliştirilmesi amaçlanmıştır. İki farklı hedefleme ajanı (Anti-EGFR ScFv veya GE11 peptit) kullanılarak, Epidermal Büyüme Faktörü Reseptörü (EGFR) aşırı-ekspresyonu yapan pankreas kanseri hücrelerine yüksek afiniteyle bağlanması sağlanan teranostik sistemin etkinliği, Mia PaCa-2 ve Panc-1 hücre hatları üzerinde test edilmiştir. Sentezlenen hedefli ilaç taşıma sistemleri arasında EGFR ScFv-BPD-SPION yüksek düzeyde EGFR ekspresyonu yapan Panc-1 hücrelerinde kontrol hücrelerine göre %83, hedefleme ajanı taşımayan BPD-SPION uygulanan Panc-1 hücrelerine göre %35, serbest BPD-hidrazon uygulanan Panc-1 hücrelerine göre %24 daha düşük IC50 konsantrasyonları elde edilmesini sağlamıştır. BPD-hidrazon hücrelere tek başına uygulandığında ölüm nekrotik olarak gerçekleşirken, SPION ile konjuge hale getirildiğinde Panc-1 hücrelerinde 19 kat, Mia Paca-2 hücrelerinde ise yaklaşık 4 kat daha fazla apoptotik ölüm gözlenmiştir. p53 protein düzeyi Panc-1 hücrelerinde anlamlı derecede artış (p<0.05) gösterirken düşük düzeyde EGFR ekspresyonu yapan Mia Paca-2 hücrelerinde daha düşük olarak belirlenmiştir. Kaspaz-3 aktivitesi, hedefli/hedefli olmayan konjugatların uygulandığı Panc-1 hücrelerinde artarken, Mia PaCa-2 hücrelerinde ise değişiklik saptanmamıştır. 
Sonuç olarak, geliştirilen sistem düşük ve yüksek düzeyde EGFR eksprese eden hücre hatlarında farklı yanıtlar geliştirerek EGFR protein ekspresyon düzeyini ayırt edebilmektedir.

Abstract:
Pancreatic cancer is one of the most aggressive cancer type due to the difficulties in diagnosis and the presence of microtumors that cannot be removed by surgical interventions and/or are resistant to chemotherapy. Detection and treatment of these microtumors is crucial in fighting pancreatic cancer. Recently, several nanoparticle-based theranostic systems have been developed that selectively target tumor cells. In this thesis, it is aimed to develop a targeted, "off-on" drug delivery system that offers dual therapy and dual imaging via conjugation of BPD-hydrazone with superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPION). Two different targeting agents were integrated to the theranostic system to achieve high binding affinity to EGFR, overexpressed on pancreatic cancer cell surface. The efficacy of the system was tested on Mia PaCa-2 and Panc-1 cell lines. When the Panc-1 cells, having high EGFR expression, were treated with Anti-EGFR ScFv conjugate, the IC50 concentration was as low as 83% compared to control cells, 35% compared to Panc-1 cells which were treated with non-targeted BPD-hydrazone conjugate and 24% compared to Panc-1 cells treated with free BPD-hydrazone.  When the cells were treated with free BPD-hydrazone, the cell death was originated from necrosis. However, the Panc-1 cells treated with targeted/non-targeted theransotic SPION showed apoptotic cell death 19 times more than free BPD-hydrazone treated Panc-1 cells. In addition, the apoptosis was increased 4-fold in Mia PaCa-2 cells. p53 protein levels in Panc-1 cells showed a significantly increase while the low EGFR expressing Mia PaCa-2 cells showed lower p53 expression. Caspase-3 acitivity was increased in Panc-1 cells that were targeted/untargeted theranostic conjugates while no changes were detect in Mia PaCa-2 cells. 
In conclusion, the developed system can selectively differentiate level of EGFR protein expression thus can reveal different responses to cell lines expressing different levels of EGFR (low or high).