Moringa oleifera yüklü üç boyutlu baskı yamalarının in vitro kolon kanser hücrelerinde etki mekanizmalarının araştırılması
Investigation of the effect mechanisms of moringa oleifera loaded three-dimensional printed patches on in vitro colon cancer cells
Yazar: HASAN EGE
Danışman: PROF. DR. NERMİN YELMEN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Fizyoloji Ana Bilim Dalı / Fizyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Bitkiler-tıbbi =   ; Kanser =   ; Kolon = Colon ; Oksaliplatin = Oxaliplatin

Özet:
Kolorektal kanser (KRK), rektumda başlayan bir kanser türüdür. KRK yüksek morbidite ve mortalite ile en yaygın sindirim sistemi malignitelerinden birisidir ve dünya çapında en büyük sağlık sorunlarından birisi olmaya devam etmektedir. Günümüzde, cerrahi müdahale KRK'yı tedavi etmenin ana yöntemidir; ancak çoğu zaman istenmeyen sonuçlar ortaya çıkmaktadır. Bu problemleri ortadan kaldırmak için uygulanan tedavi seçeneği sistemik olarak uygulanan kemoterapi yöntemidir. Kemoterapi, tümör büyümesini veya metastazı inhibe etmek için önemli bir strateji olarak görülse de, kemoterapötiklerin çoğu lokal inflamasyon, kardiyak toksisite ve anafilaktik reaksiyon gibi ciddi yan etkilere yol açabilmektedir. 
Bu çalışmada amaç; Moringa oleifera (MO) ekstraktı ve oksaliplatin (OX) ilacının ayrı ayrı 3 boyutlu (3B) baskı yamalara yüklenerek, kolon kanseri hücreleri üzerinde in vitro lokal kemoterapi ve bitkisel kaynaklı lokal tedavi etkilerinin incelenmesi, sistemik toksisitenin en aza indirgenmesi, gerekli ve yeterli dozajda ilaç iletiminin sağlanması ile ciddi yan etkilerin azaltılması ve sürdürülebilir ilaç salımının sağlanması ile tedavi sonrasında kanser hücrelerinin in vitro muhtemel nüks riskinin engellenmesi amaçlanmıştır. Çalışma kapsamında MO ekstraktı ve OX ilacı polikaprolakton ve jelatin polimerlerine farklı dozlarda (50-100-250-500 µg/ml) yüklenmiştir. Elde edilen 3B baskı yamaların karakterizasyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca HCT 116 kolon kanser hücre hattı üzerinde hücre canlılığı, laktat dehidrogenaz, RNA izolasyon, cDNA, apoptoz analizleri gerçekleştirilmiştir. 
Çalışma sonucu elde edilen 3B baskı yamaların karakterizasyon sonuçları, MO ve OX yüklü 3B baskı yamaların başarılı şekilde üretildiği görülmüştür. Ayrıca 3B baskı yamaların kontrollü salım analizinde pH 4 asidik ortamında elde edilen ilaç salım miktarının pH 7.4 ortamına göre çok daha yüksek olduğu tespit edilmiştir. Bu durum özellikle kanserli dokuda asidik ortamın mevcudiyetinden dolayı önemlidir. İn vitro kolon kanser hücre çalışmalarımız sonucunda ise; ayrı ayrı MO ve OX yüklü 3B baskı yamaların HCT 116 hücre hattı üzerinde antiproliferatif etki gösterdikleri tespit edilmiştir. Özellikle OX'a göre MO yüklü 3B baskı yamanın uygulandığı grubta hücre sitotoksisite analizinde LDH aktivitesi daha fazla artarken; BCL2, BAX, CASP8, CASP9, BCL-xL ve p53 apoptotik gen ifade düzeylerinde azalma tespit edilmiştir. 
Sonuç olarak KRK tedavisinde etken madde yüklü 3B baskı yamaların kanserli dokuda lokal olarak uygulanabilirliği, sistemik toksisitenin azalabileceği, hedef dokuda istenilen miktarda etken maddenin salınabileceği ve ciddi yan etkilerin azaltılabileceği söylenebilir. Ayrıca MO yüklü 3B baskı yamanın in vitro kolon kanser hücresi üzerinde OX yüklü 3B baskı yamaya göre daha etkili olduğunu söyleyebiliriz.

Abstract:
Colorectal cancer (CRC) is a form of cancer that initiates in the rectum. It stands as one of the most prevalent malignancies within the digestive system, characterized by high morbidity and mortality rates, and continues to pose a significant global health challenge. In the present day, the primary approach to treating CRC is through surgical intervention; however, this method frequently yields undesirable outcomes. To address these challenges, systemically administered chemotherapy has emerged as a treatment option. While chemotherapy is recognized as a pivotal strategy for inhibiting tumor growth or metastasis, it often brings about severe side effects, including local inflammation, cardiac toxicity, and anaphylactic reactions.
The objective of this study is to examine the effects of in vitro local chemotherapy and herbal-derived local treatment on colon cancer cells by loading moringa oleifera (MO) extract and oxaliplatin (OX) drug into separate 3D printed patches. The goal is to minimize systemic toxicity, ensure the necessary and sufficient dosage of the drug, reduce serious side effects through effective transmission, and prevent the risk of possible recurrence of cancer cells in vitro after treatment by ensuring sustainable drug release. As part of the study, moringa oleifera (MO) extract and oxaliplatin (OX) drug were loaded into polycaprolactone and gelatin polymers at varying doses (50-100-250-500 µg/ml). Characterization analyses were conducted on the resulting 3D printed patches. Additionally, assessments were made on cell viability, lactate dehydrogenase, RNA isolation, cDNA, and apoptosis in the HCT 116 colon cancer cell line.
The characterization results of the 3D printed patches, as outcomes of the study, demonstrated the successful production of MO and OX loaded patches. Furthermore, in the controlled release analysis of these patches, it was observed that the drug release in a pH 4 acidic environment was significantly higher compared to the pH 7.4 environment. The significance of this lies in the acidic environment present in cancerous tissue. Our in vitro studies on colon cancer cells found that 3D printed patches loaded separately with MO and OX exhibited antiproliferative effects on the HCT 116 cell line. Notably, in the cell cytotoxicity analysis, LDH activity increased more, especially in the group where the MO loaded 3D printed patch was applied compared to OX. Additionally, a decrease in the expression levels of apoptotic genes BCL2, BAX, CASP8, CASP9, BCL-xL, and p53 was detected.
In conclusion, applying active ingredient loaded 3D printed patches locally in cancerous tissue for CRC treatment holds promise. This approach not only reduces systemic toxicity but also allows for the targeted release of the active ingredient in the desired tissue, thereby minimizing serious side effects. Moreover, our findings suggest that the MO loaded 3D printed patch exhibits greater efficacy on colon cancer cells in vitro than the OX loaded 3D printed patch.