Yeşil sentezlenen altın nanopartikülün akciğer kanseri hücre hattında boyut etkisinin incelenmesi
Investigation of the size effect of green synthesis goldnanoparticle on lung cancer cell line
Yazar: PINAR ELİFE DOĞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİNE NEDİME KORUCU
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Genetik = Genetics
Dizin: Karsinoma-küçük hücreli olmayan-akciğer = Carcinoma-non small cell-lung ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles

Özet:
Heterojen ve agresif fenotip gösteren küçük hücreli dışı akciğer kanseri (KHDAK), dünya çapında
kanserden ölümlerin en sık nedenidir. Tüm erkek ve kadın popülasyonlarında en yaygın ve en ölümcül
malignite olarak bilinmektedir. Akciğer kanseri vakalarının çoğuna geç evrelerde teşhis konulmaktadır ve
genel sağkalım oranları düşüktür. Akciğer kanseri tedavisinde cerrahi hala kullanılan temel
yaklaşımdır; ancak çok sayıda hasta nüks ve ilaç tedavisi başarısızlığı nedeniyle ölmektedir. Cerrahiyi
takiben kullanılan çoğu kemoterapötik ilaç hem kanser hem de sağlıklı hücrelerde sistemik sitotoksisiteye
ve ciddi yan etkilere neden olmaktadır. Bu nedenle, yeni terapötik hedeflerin daha fazla araştırılmasına
ihtiyaç artmaktadır. Yeşil sentezlenen altın naopartiküllerin (AuNP) moleküler çözünürlükte hücrelerle
etkileşime girebilmesi ve üstün biyouyumluluk sağlaması nedeniyle yakın zamanda insanlarda akciğer
kanseri tedavisinde potansiyel terapötik ajanlar olarak hizmet edebileceği öngörülmektedir. Diğer
nanopartiküllere göre daha kararlı ve biyouyumlu metal nanopartikül olan AuNP'ler antifungal,
antibakteriyel, antiviral ve antikanser aktiviteleri sayesinde tıpta yaygın olarak kullanılma potansiyeline
sahiptir. Bununla birlikte COX-2 seçici inhibitör olan Celecoxib, kanserin tedavisi ve önlenmesinde önemli
bir rol oynamaktadır. COX-2 inhibitörleriyle birlikte çeşitli antineoplastik ilaçların kullanılması kanser
kontrolü ve tedavisi için umut vaat etmektedir. AuNP ve Celecoxib ajanının kombine tedavisinin akciğer
kanserinde tümör baskılayıcı aktivitelere aracılık ederek tümör ilerlemesini inhibe etmek için potansiyel
yeni bir stratejiyi temsil edebileceği düşünülmektedir. Bu kapsamda yapılacak olan çalışmalar akciğer
kanseri ilerlemesinin önlenmesi ve tedavisine büyük ölçüde katkı sağlayacaktır.
Bu tez çalışmasında yeşil sentez ile antikanser etkisi bilinen Orchis Spitzelii (Salep) bitkisinin kök
kısmının sulu ekstrakt konsantrasyonu değiştirilerek farklı boyutlarda AuNP sentezi gerçekleştirilmiştir.
Sentezlenen AuNP'ler UV-Vis, XRD, FT-IR, DLS, Zeta potansiyel, TEM ve FESEM-EDX yöntemleri ile
karakterize edilmiştir. Artan dozlarda yeşil sentezlenen AuNP'ler, Orchis Spitzelii (Salep) bitki ekstraktı
ve Celecoxib ajanı ile NCI-H441 insan akciğer kanseri ve HUVEC hücre hattı 24 saat boyunca muamele
edilmiştir. NCI-H441 insan akciğer kanseri ve HUVEC sağlıklı hücre hattı üzerindeki sitotoksik etkileri
hücre canlılık testi ile belirlenmiştir. Belirlenen IC50 dozları ile PPARγ sinyal yolağı ve anjiyogenez,
invazyon, metastaz, yağ asidi metabolizması ile ilgili hedef genler olan CD36, TIMP2, MMP2, PGE2,
COX-2 ve VEGFR2 gen ekspresyonlarındaki değişiklikler qRT-PCR ile incelenmiştir. Ek olarak EMT
sürecinde yer alan MMP2 protein düzeyi değişimi Western Blot yöntemiyle incelenmiştir.
Yeşil sentezlenen AuNP'lerin hücre canlılığı testi sonucunda boyutları küçüldükçe sitotoksisitelerinin
arttığı, qRT-PCR sonucunda Ekstrakt ve Celecoxib ajanından daha iyi seviyede anjiyogenez ve EMT süreci
ile ilişkili olan PPARγ, CD36 ve TIMP2 gen ekspresyonunu istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde upregüle
ettiği ve MMP2, PGE2, COX-2 ve VEGFR2 genlerinin ekspresyonunu istatistiksel olarak anlamlı bir
şekilde downregüle ettiği sonucuna ulaşılmıştır. Western Blot çalışması, gen ekspresyon çalışmalarıyla
paralel olarak MMP2 protein düzeyinin istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde baskılandığını göstermiştir.
Çalışma kapsamında tüm veriler değerlendirildiğinde yeşil sentezlenen AuNP'lerin arzu edilen şekilde NCIH441 akciğer kanseri hücrelerine kıyasla sağlıklı HUVEC hücrelerine karşı daha yüksek biyouyumluluk
sergilediği belirlenmiştir. Yeşil sentezlenen AuNP'lerin, akciğer kanseri hücrelerinde MMP-2'nin
indüklediği EMT'yi ve VEGFR2'nin indüklediği anjiyogenezi inhibe ettiğini ve metastazı önlediğini
gösterdik. PPARγ'nın AuNP'ler ile aktivasyonu, mezenkimal belirteç olan MMP2 ekspresyonunu
önlemektedir. AuNP'lerin düşük toksisite profiliyle birlikte verilerimiz, bu nanopartiküllerin metastazı
inhibe etmek için potansiyel terapötik ajanlar olarak hizmet edebileceğini göstermektedir

Abstract:
Non-small cell lung cancer (NSCLC), which exhibits a heterogeneous and aggressive phenotype,
is the most common cause of cancer deaths worldwide. It is known as the most common and deadliest
malignancy in all male and female populations. Most cases of lung cancer are diagnosed in the late stages
and overall survival rates are low. Surgery is still the main approach used in the treatment of lung cancer;
however, many patients die due to relapse and drug treatment failure. Most chemotherapeutic drugs used
following surgery cause systemic cytotoxicity and serious side effects in both cancer and healthy cells.
Therefore, there is an increasing need for further investigation of new therapeutic targets. It is predicted
that green synthesized gold nanoparticles (AuNP) may recently serve as potential therapeutic agents in
treating lung cancer in humans, as they can interact with cells at molecular resolution and provide superior
biocompatibility. AuNPs, which are metal nanoparticles that are more stable and biocompatible than other
nanoparticles, have the potential to be widely used in medicine thanks to their antifungal, antibacterial,
antiviral, and anticancer activities. However, Celecoxib, a COX-2 selective inhibitor, plays an important
role in the treatment and prevention of cancer. The use of various antineoplastic drugs in combination with
COX-2 inhibitors holds promise for cancer control and treatment. It is thought that the combined treatment
of AuNP and Celecoxib agent may represent a potential new strategy to inhibit tumor progression by
mediating tumor suppressor activities in lung cancer. Studies to be carried out in this context will greatly
contribute to preventing and treating lung cancer progression.
In this thesis study, AuNPs of different sizes were synthesized by changing the aqueous extract
concentration of the root part of the Orchis Spitzelii (Salep) plant, which is known to have an anticancer
effect, with green synthesis. Synthesized AuNPs were characterized by UV-Vis, XRD, FT-IR, DLS, Zeta
potential, TEM, and FESEM-EDX methods. NCI-H441 human lung cancer and HUVEC cell line were
treated with increasing doses of green synthesized AuNPs, Orchis Spitzelii (Salep) plant extract, and
Celecoxib agent for 24 hours. The cytotoxic effects of NCI-H441 on human lung cancer and the HUVEC
healthy cell line were determined by cell viability testing. With the determined IC50 doses, changes in the
gene expressions of CD36, TIMP2, MMP2, PGE2, COX-2, and VEGFR2, which are target genes related
to the PPARγ signaling pathway and angiogenesis, invasion, metastasis, and fatty acid metabolism, were
examined by qRT-PCR. In addition, the MMP2 protein level change involved in the EMT process was
examined by the Western Blot method.
As a result of the cell viability test, green synthesized AuNPs showed that their cytotoxicity
increased as their size decreased, and as a result of qRT-PCR, they statistically significantly upregulated
PPARγ, CD36, and TIMP2 gene expression, which are associated with angiogenesis and EMT process, at
a better level than Extract and Celecoxib agent, and MMP2, PGE2. It was concluded that it downregulated
the expression of COX-2 and VEGFR2 genes in a statistically significant way. Western Blot study showed
statistically significant suppression of MMP2 protein level in parallel with gene expression studies.
When all data were evaluated within the scope of the study, it was determined that green
synthesized AuNPs exhibited higher biocompatibility against healthy HUVEC cells compared to NCIH441 lung cancer cells, as desired. We showed that green synthesized AuNPs inhibited MMP-2-induced
EMT and VEGFR2-induced angiogenesis in lung cancer cells and prevented metastasis. Activation of
PPARγ with AuNPs prevents the expression of MMP2, a mesenchymal marker. Together with the low
toxicity profile of AuNPs, our data suggest that these nanoparticles may serve as potential therapeutic
agents to inhibit metastasis.