Nitrik oksid ile indüklenmiş prostat kanser kök hücrelerinde za'in apoptotik etkisinin incelemesi
Investigation of apoptotic effects of za in prostate cancer stem cells induced by nitric oxide
Yazar: HADI ROUHRAZI
Danışman: PROF. DR. GÜLPERİ ÖKTEM
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Temel Onkoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
AMAÇ: Kanser kök hücreleri, tümör hücrelerinin bir alt populasyonu olup, tümörün başlatılmasından sorumludur ve yüksek düzeyde kendi kendini yenileme potansiyeline sahiptir. Tümörün nüksetmesindeki rollerine ek olarak, kemoterapi ve radyasyona karşı direnç düzeyleri yüksektir. Elde edilen bulgular, DETA NONOate gibi nitric oksit(NO) vericilerinin kemo-duyarlılık yaratıcı etkileri olduğunu göstermiştir. Üçüncü nesil bifosfonat zoledronik asit (ZA)'in insan prostat DU-145 kanser kök hücreleri üzerinde gözlemlediğimiz pro-apoptotik proteinlerin fazla ekspresyonu ve bazı anti-apoptotik proteinlerin normalden az ekspresyonu ile karakterize apoptotik etkileri, bizi insan prostat kanseri hücrelerinde, DETA NONOate'in, hücre sağkalımı ve ZA ile indüklenmiş apoptoz üzerindeki etkilerini incelemeye yöneltmiştir. 
YÖNTEM: İnsan prostat kanseri DU-145 hücre hattından izole edilen kanser kök hücreleri ve non-KKH, 500 μM DETA NONOate ile 24 saat inkübe edildi ve daha sonra 72 saat boyunca ZA'nın belirlenen IC50 dozu ile muamele edildi. Hücre viabilite testleri ve Annexin V testi MuseTM cell analyzer ile gerçekleştirildi. Apoptoz ilişkili 84 genin ekspresyonu qRT-PCR array ile ölçüldü. 
BULGULAR: DETA NONOate ve ZA'nın birlikte kullanımına bağlı olarak azalan hücre viabilitesi ve yanlızca ZA ile muamele edilen DU-145 kanser kök hücreleri ile elde ettiğimiz önceki sonuçlarımıza kıyasla total apoptozun artan düzeyleri ile sitotoksisitede anlamlı derecede artış olduğu gözlenmiştir. Apoptoz önleyici protein ailesi, BIRC2 ve BIRC3 genlerinin ekspresyonu DETA-NONOate ile önceden muamele edilen kanser kök hücrelerinde, sadece ZA ile muamele edilen hücrelere gore anlamlı derecede azalmıştır. DETA NONOate ile gözlenen bu etkiler, non-KKH'de gözlenmemiştir. 
SONUÇ: Sonuçlarımız, DETA NONOate ve ZA'nın kombine kullanımı ile, kanser kök hücreleri üzerinde, non-KKH'lara oranla, daha yüksek düzeyde toksik ve apoptotik etki elde edilmiştir. Nitrik oksit, kanser kök hücrelerini, BIRC2 ve BIRC3'ün ekspresyonunu azaltarak, ZA ile indüklenen apoptoza karşı duyarlı hale getirir. Bu nedenle, nitrik oksit vericisi olan DETA NONOate ve prostat kanser kök hücrelerinde kritik öneme sahip, hücre sağkalımı ile ilişkili yolakları hedefleyen ilaçların beraber kullanımı, agresif prostat kanserinin tedavisi için geliştirilen klinik faz çalışmalarında önemli derecede etkili olabilir.

Abstract:
Cancer stem cells (CSCs) are a subset of tumor cells responsible for tumor initiation and exert a high self-renewal potential. In addition to their role in tumor recurrence, they also exhibit increased resistance to chemotherapy and radiation.  Evidence shows that nitric oxide (NO)-donors such as DETA NONOate possess chemo-sensitizing effects. Our previous observations of apoptotic effects of third generation bisphosphonate zoledronic acid (ZA) in human prostate DU-145 CSCs through over-expression of some pro-apoptotic and under-expression of some anti-apoptotic proteins prompted us to investigate the impact of DETA NONOate on cell survival and ZA-induced apoptosis in prostate cancer. CSCs and non-CSCs isolated from human prostate cancer DU-145 cell line were first treated with 500 microM of DETA NONOate for 24 hours and then with IC50 doses of ZA for an additional 72 hours. Cell viability tests and Annexin V assays were performed by MuseTM cell analyzer.  Expressions of 84 apoptosis-related genes were analyzed by qRT-PCR array. Sequential treatment with DETA NONOate demonstrated significantly greater cytotoxicity through decreased cell viability and enhanced levels of total apoptosis in prostate DU-145 CSCs compared to our previous results of treatment with ZA only. Expressions of inhibitor of apoptosis protein (IAP) family BIRC2 and BIRC3 genes decreased significantly in CSCs pretreated with DETA NONOate compared with those treated with ZA alone. These effects of DETA NONOate were not observed in non-CSCs. Our findings indicate that combined treatment with ZA and DETA NONOate has more cytotoxic and apoptotic effect on CSCs than non-CSCs and that nitric oxide sensitizes CSCs to ZA-induced apoptosis through down-regulation of IAP proteins BIRC2 and BIRC3. Therefore, sequential treatment with nitric oxide donor DETA NONOate and drugs specifically targeting key survival pathways in prostate CSCs warrant testing in prospective clinical trials for treatment of aggressive prostate cancer.