İlaç-lipit ve ptotein-lipit etkileşimlerinin biyofiziksel teknikler ile tamoxifen-herceptin(trastuzumab)-model membran sisteminde incelenmesi
The investigation of drug-lipid and protein-lipid interactions with biophysical techniques in tamoxifen-herceptin(trastuzumab)-model membrane system
Yazar: MELEK DUYGU BİLGE
Danışman: PROF. DR. FERİDE SEVERCAN ; PROF. DR. NADİDE KAZANCI
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Biyofizik = Biophysics

Özet:
Antiöstrojen bir ilaç olan Tamoxifen (TAM) meme, pankreas, beyin ve karaciğer kanserlerinin kemoterapisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada TAM ile çok katmanlı vezikül formundaki (MLV) model membran etkileşimleri farklı asil zincir uzunluğu ve yük durumuna sahip lipitler için farklı TAM konsantrasyonlarında (%1, %6, %9 ve %15 mol) çalışılmıştır. Asil zincir etkisini incelemek için dipalmitolfosfotidilkolin (DPPC) ve dimiristolfosfotidilkolin (DMPC) nötr lipitleri ve yük etkisini incelemek için ise anyonik dipalmitolfosfotidilgliserol (DPPG) lipiti kullanılmıştır. Bu amaçla Fourier transform-infrared (FTIR)spektroskopisi ve Diferansiyel Tarama Kalorimetresi (DSC) teknikleri ile deney yapılmıştır. CH2 gerilme modlarının dalga sayılarının FTIR ile analiz sonuçları nötr lipitler için %1 mol TAM konsantrasyonunda hem jel hem de sıvı kristal fazda lipit düzeninde belirgin bir artış, buna karşılık daha yüksek konsantrasyonlar için (%6, %9 ve %15 mol) lipitlerin düzeninde bir azalma olması sebebiyle lipit düzeninde bir zıt etki görülmüştür. Ancak, DPPG lipozomları için hem jel hem de sıvı kristal fazda tüm TAM konsantrasyonları sistemi düzensizleştirmektedir. CH2 gerilme modunun bant genişliği değerleri DPPC ve DMPC lipozomları için TAM konsantrasyonu arttıkça (%6, %9 ve %15 mol) lipit dinamiğinde artışa neden olmuştur. Buna karşılık, TAM' nin düşük dozunun (%1mol) varlığında zıt etki görülmüştür. DPPG lipozomlarının dinamiği tüm TAM konsantrasyonları için artmıştır. Çok katmanlı lipozomların baş grubu ve TAM arasındaki etkileşimler C=O gerilme ve PO-2 antisimetrik gerilme bandının analizi ile monitör edilmiştir. Artan TAM konsantrasyonu lipitlerin polar bölgesindeki bu fonksiyonel grupların etrafında dehidrasyona sebep olmuştur. Diferansiyel Tarama Kalorimetresi (DSC) çalışmaları tüm lipitler için TAM' nin ön geçiş sıcaklığını kaybettiğini ve esas geçiş sıcaklığını daha düşük sıcaklıklara kaydırdığını göstermiştir. Ayrıca DSC eğrileri artan TAM konsantrasyonu ile genişlemiştir. Bu sonuçlar asil zincir uzunluğunun değil ama polar baş grubunun yük durumunun lipit düzeni ve dinamiği üzerindeki farklı etkilerini göstermiştir.Çalışmamızın ikinci bölümünde, meme kanseri tedavisinde ümit verici bir ajan olarak geliştirilmiş protein antikanser ilacı olan Herceptin (Trastuzumab) ile Tamoxifenin birlikte kullanılmasının nötr bir lipit olan DPPC üzerindeki etkileri sıcaklığa bağlı olarak araştırılmıştır. Heceptin (HER) içeren DPPC lipitlerine farklı konsantrasyonlarda (%1, %6, %9 ve %15 mol) TAM ilave edilmiştir. CH2 antisimetrik gerilme modunun dalga sayılarının analiz edilmesi ile bu HER içeren DPPC lipozomları için hem jel hem de sıvı kristal fazda artan Tam konsantrasyonu ile lipitlerin düzeninde bir artma olduğu görülmüştür. Yine HER ve TAM' nin birlikte kullanılmasının membranların dinamiğini diğer bir deyişle akışkanlığını azalttığı görülmüştür. Lipitlerin baş grubu ve ilaçlar arasındaki etkileşimler hakkında bilgi veren C=O gerilme ve PO-2 antisimetrik gerilme bantlarının analizi ise artan TAM konsantrasyonu ile bu fonksiyonel grupların etrafında dehidrasyon meydana geldiğini göstermiştir.

Abstract:
Tamoxifen (TAM), which is an antiestrogenic agent, is widely used in the chemotherapy of breast, pancreas, brain and liver cancers. In this study, TAM and model membrane interactions in the form of multilamellar vesicles (MLV) were studied for lipids containing different acyl chain length and charge depending on different TAM (1, 6, 9 and 15 mol %) concentrations. Zwitterionic lipids namely dipalmitoylphosphatidylcholine (DPPC) and dimyristoylphosphotidylcholine (DMPC) were used to see the acyl chain effect and anionic dipalmitoyl phosphtidylglycerol (DPPG) lipids were used to see the charge effect. For this purpose Fourier transform-infrared (FTIR) spectroscopic and differential scanning calorimetric (DSC) techniques have been conducted. FTIR results revealed that for zwitterionic lipids opposite effect was observed on lipid order due to TAM concentration both in the gel and liquid crystalline phase by significantly increasing the lipid order for 1 mol % TAM, while increasing the disorderedness of the lipids for higher concentrations (6, 9 and 15 mol %), monitoring the wave number of the CH2 stretching mode. However, all Tamoxifen concentrations disordered the system for DPPG liposome both in the gel and liquid crystalline phases. The bandwidth values of CH2 stretching mode increased when the Tamoxifen concentrations (6, 9, 15 mol%) increased for DMPC and DPPC liposomes, indicating an increase in the lipid dynamics. However, opposite effect was observed in the presence of low concentration (1 mol %) of TAM. The dynamics of DPPG liposome increased for all Tamoxifen concentrations. The interactions between Tamoxifen and head group of multilamellar liposomes was monitored by analyzing the C=O stretching and PO-2 antisymmetric double stretching band. Increasing Tamoxifen concentrations led to a dehydration around these functional groups in the polar part of the lipids. DSC studies showed that for all types of lipids, TAM eliminates the pretransition and shifts the main phase transition to lower temperatures. In addition, DSC peaks broadened by increasing the TAM concentration. The results indicate that not the acyl chain length but the charge status of the polar head group induces different effects on lipid order and dynamics.In the second part of our work, the effects of the together usage of Tamoxifen with a protein anticancer drug Herceptin (Trastuzumab) which is developed as a promising agent for the treatment of breast cancer on zwitterionic lipid DPPC have been investigated as a function of temperature. Different concentrations of TAM (1%, 6%, 9% and 15% mol) have been added to DPPC containing Heceptin (HER). By the analysis of wave numbers of CH2 antisymmetric stretching modes, there is an increase in the order of lipids with the increasing of TAM concentrations both in the gel and liquid crystalline phases for DPPC liposomes containing Herceptin. There is also a decrease in the membrane dynamics in other words membrane fluidity with the usage of TAM together with HER. By the analzing of C=O stretching and PO-2 antisymmetric stretching bands which give informations about the interactions between the head group of lipids and drugs, a dehyration is observed around these functional groups with the increasing TAM concentrations.