Antioksidan kullanımının meme kanseri tedavisi üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of antioxidant use on breast cancer treatment
Yazar: MEHMET ÖZCAN
Danışman: PROF. DR. YASEMİN AKSOY
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Antineoplastik ajanlar = Antineoplastic agents ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Apoptozis = Apoptosis ; Dizi analizi-RNA = Sequence analysis-RNA ; Glütatyon transferaz = Glutathione transferase ; Meme hastalıkları = Breast diseases ; Meme neoplazmları = Breast neoplasms ; N-asetilsistein = N-acetylcysteine ; Neoplazmlar = Neoplasms ; İlaçlara direnç-neoplazm = Drug resistance-neoplasm

Özet:
Kemoterapiye karşı gelişen ilaç direnci kanser tedavisinin başarısını engelleyen temel etmenlerden biridir. Birçok kanser hücre dizisinde, Glutatyon S-transferaz enzim ailesinden, glutatyon S-tranferaz P1 (GSTP1) izoziminin ekspresyon seviyesinin artığını gösteren çalışmalar mevcuttur. GSTP1'in kemoterapötik ajanları glutatyon (GSH) konjugasyonu ile inaktive ederek ilaç direncini indüklediği ve ayrıca, apoptozda rol alan mitojenle aktifleşen protein kinaz (MAPK) kaskadının bir üyesi olan JNK1 (c-Jun N-terminal kinaz1)'in endojen inhibitörü olarak davrandığı bilinmektedir. Bu çalışma için seçilen klorofilin grubumuz tarafından GSTP1 üzerinde inhibisyon etkisi olduğu gösterilmiş ve aynı zamanda antioksidan özelliğe sahip bir moleküldür. N-asetil sisteinin (NAC), GSTP1'in kosubstratı GSH'nun öncül molekülü olup antioksidan özelliğe sahip bir moleküldür. Bu çalışmada, klorofilin ve NAC'in meme kanseri tedavisindeki etkilerinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla, tedaviye dirençli, üçlü (ER, PR, HER2) negatif olan 4T1 meme kanseri hücre hattı kullanılarak oluşturulan meme kanseri modelinde klorofilin, NAC ve kanser ilacı olan dosetakselin etkinlikleri in vivo/in vitro ve transkriptomik (in silico) olarak araştırıldı. Bu çalışmada, 4T1 hücre lizatları ve tümör dokularında GST aktivitesi, GSH düzeyi, JNK sinyal yolağı bileşeni olan c-Jun ile apoptotik bir protein olan p38 ve kaspaz 8-9'un düzeyleri araştırıldı. Kanser hücrelerinin apoptoz ve/veya proliferasyona yönelimlerini detaylı araştırmak için tümör dokularından elde eldilen RNA dizileme verilerinin üzerinde transkriptomik analizler yapıldı. Sonuç olarak, klorofilin kanser tedavisinde kullanılan dosetakselin etkinliğini hem in vivo hem de in vitro olarak önemli ölçüde artırdığı tespit edildi (p<0,05). Transkriptomik çalışmanın sonucunda ise GSTP1 inhibitörü olan klorofilin ile dosetakselin birlikte uygulanmasının başta MAPK sinyal yolağı olmak üzere kanserle ilişkili baskılanmış birçok mekanizmanın (MAPK, Wnt, oksitosin sinyal yolakları ve otofaji) aktivasyonunu sağladığı tespit edildi. Ayrıca, ilaç direncinin baskılanmasıyla apoptotik sinyal yolaklarının aktivasyonuna karşın anti-apoptotik fosfolipaz D (FLD) sinyal yolağının da aktive olduğu saptandı. Bu nedenle, kanser tedavisinde ilaç direncinin yanında FLD sinyal yolağının yeni bir terapötik hedef olabileceği belirlendi. Bu çalışmada antioksidan özelliğe sahip GSTP1 inhibitörü olan klorofilinin meme kanseri tedavisinde ilaç direncini önleyici ve apoptozu indükleyici etkilerine karşın, NAC gibi antioksidanların apoptotik sinyal yolaklarını baskılayarak kanser tedavisinin prognozunu olumsuz yönde etkileyebileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Drug resistance against chemotherapy is one of the main factors limitating the success of cancer treatment. Several studies have reported that the expression level of the glutathione S-transferase P1 (GSTP1) isozyme from glutathione S-transferases is increased in many cancer cell lines. GSTP1 induces drug resistance by inactivating chemotherapeutic agents with glutathione (GSH) conjugation and also acts as an endogenous inhibitor of JNK1 (c-Jun N-terminal kinase1), a member of the mitogen-activated protein kinase (MAPK) cascade involved in apoptosis. The chlorophyllin, an antioxidant molecule, has been shown to have an inhibitory effect on GSTP1 by our group. The antioxidant N-acetyl cysteine (NAC) is the precursor molecule of GSH, the cosubstrate of GSTP1. This study aimed to investigate the effects of chlorophyllin and NAC on breast cancer treatment. For this purpose, the effects of chlorophyllin, NAC and an anti-cancer drug (docetaxel), were investigated in a breast cancer model created by using a treatment-resistant triple (ER, PR, HER2) negative 4T1 breast cancer cells in vivo / in vitro and transcriptomically (in silico). In this study, GST activity, GSH levels, JNK signaling pathway component c-Jun, and the apoptotic protein p38 and caspase 8-9 levels were also investigated in 4T1 cell lysates and tumor tissues. Transcriptomic analyzes were performed on RNA sequencing data obtained from tumor tissues to investigate the tendency of cancer cells to apoptosis and / or proliferation in detail. As a result, chlorophyllin significantly increased the effectiveness of docetaxel used in cancer treatment both in vivo and in vitro (p<0.05). According to the transcriptomic study results, the combination of GSTP1 inhibitor chlorophyllin and docetaxel activated many cancer-related suppressed mechanisms MAPK, Wnt, oxytocin signaling pathways and autophagy. On the other hand, the anti-apoptotic phospholipase D (FLD) signaling pathway was also activated, despite the activation of apoptotic signaling pathways by suppressing drug resistance. Therefore, FLD signaling pathway could be a new therapeutic target in addition to drug resistance in cancer treatment. In this study, it was concluded that despite the anti-drug resistance and apoptosis-inducing effects of chlorophyllin, a GSTP1 inhibitor with antioxidant properties, in the treatment of breast cancer, antioxidant molecules such as NAC may negatively affect the prognosis of cancer treatment by suppressing apoptotic signaling pathways.