Fare beyin metastazı modelinde optimal stereotaktik radyocerrahi yönteminin belirlenmesi ve immünolojik etkilerinin araştırılması
Determination of the optimal stereotactic radiosurgery technique in the mouse brain metastasis model and investigation of its immunological effects
Yazar: GÜVEN GÖNEN
Danışman: PROF. DR. MUSTAFA AZİZ HATİBOĞLU
Bezm-i Alem Vakıf Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Beyin-Sinir ve Omurilik Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery
Dizin: Beyin neoplazmları = Brain neoplasms ; Doz-cevap ilişkisi-radyasyon = Dose-response relationship-radiation ; Enzime bağlı immünosorbent testi = Enzyme-linked immunosorbent assay ; Neoplazm metastazları = Neoplasm metastasis ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Radyasyon = Radiation ; Radyocerrahi = Radiosurgery ; Sıcaklık şoku proteinleri = Heat shock proteins ; İmmünite = Immunity

Özet:
Kanser hastalarında morbidite ve mortalitenin hala en önemli nedeni olan beyin 
metastazlarında, tümör hücrelerinin immün supresif özellikleri ve geliştirdikleri direnç 
mekanizmaları nedeniyle bu tümörlerin lokal kontrol başarı oranları düşmektedir. 
Stereotaktik radyocerrahinin beyin metastazlarında ve primer beyin tümörlerinde, 
immün yanıtı ve tümör mikroçevresini düzenlemede etkili olduğu artık bilinen bir 
gerçektir ancak hipofraksiyone radyocerrahinin beyin metastazlarında immün sistem 
üzerine etkisi üzerine yeterli bilgi yoktur. Ayrıca, farklı kanser türlerinde tedaviye 
direnç oluşumunda rolleri kanıtlanan ısı şok proteinleri ve Hippo yolağının, beyin 
metastazlarında radyasyon ile ilişkisini ve farklı radyocerrahi doz ve 
fraksiyonasyonlarının bu moleküller üzerine etkisini araştıran çalışmalar kısıtlıdır. 
Bu amaçla B16F10 fare melanoma hücre serisi ile C57BL/6J farelerde beyin metastazı 
modeli oluşturduk. Fareleri kontrol ve Gamma Knife ile farklı doz ve fraksiyonlarda 
(15Gy, 3x7Gy, 5x5Gy) tedavi edilmek üzere dört gruba ayırdık. Her grupta sağkalım 
sürelerini ölçtük. Ölüm sonrası sakrifiye edilen beyinden sağlam ve tümörlü dokular 
ayrıldıktan sonra tümörlü dokulardan immünohistokimya ile radyasyona direnç ile 
ilişkisini ve farklı radyocerrahi tedavi şemalarının bu moleküller üzerine etkisini 
değerlendirmek için HSP90 ve YAP1 düzeylerini ölçtük. ELISA ile tümörlü ve sağlıklı 
beyin dokularında immün yanıtı değerlendirmek için CCL4 ve IL-17A seviyelerini 
analiz ettik. Toplanan tüm verileri istatiksel açıdan karşılaştırdık.
15 Gy dozunda Gamma Knife tedavisi uygulanan grupta en fazla olmak üzere tedavi 
alan gruplar ile kontrol grubu arasında sağkalımda anlamlı fark saptadık. 
İmmünohistokimyasal analizde HSP90 ve YAP1 düzeyleri için gruplar arasında; 
ELISA ile de, CCL4 ve IL-17A düzeyleri için gruplar arasında ve her grupta sağlıklı 
beyin dokusu ve tümör dokusu arasında istatiksel açıdan anlamlı bir fark tespit 
etmedik.
Stereotaktik radyocerrahinin immün yanıt üzerine etkinliği kanıtlanmış olsa da, 
özellikle beyin metastazlarındaki radyasyona direnç mekanizmalarının üstesinden 
gelmek için, radyocerrahinin etkin ve güvenilir doz ve fraksiyonasyonlarının 
belirlenmesi gerekmektedir. Bu bağlamda çalışmamızın, ileriki çalışmalara yol 
gösterici olacağını umuyoruz.

Abstract:
In brain metastases, which is still the most important cause of morbidity and mortality 
in cancer patients, local tumor control rates decrease due to the immunosuppressive 
properties of tumor cells and their resistance mechanisms. It is now known that 
stereotactic radiosurgery is effective for brain metastases and primary brain tumors, in 
regulating the immune response and tumor microenvironment, but there is not enough 
information on the effect of hypofractionated radiosurgery on the immune system in 
brain metastases. In addition, studies investigating the relationship of heat shock 
proteins and Hippo pathway, which have proven roles in the formation of resistance to 
treatment in different cancer types, with radiation in brain metastases, and the effects 
of different radiosurgical doses and fractions on these molecules are limited.
For this purpose, we created a brain metastasis model in C57BL/6J mice with the 
B16F10 murine melanoma cell line. We divided mice into four groups; control and to 
be treated with Gamma Knife at different doses and fractions (15Gy, 3x7Gy, 5x5Gy). 
We measured survival times in each group. After separating healthy and tumor tissues 
from postmortem sacrified brain, we measured HSP90 and YAP1 levels from tumor 
tissues to evaluate their relationship with radiation resistance and the effect of different 
radiosurgical treatment schemes on these molecules by immunohistochemistry. We 
analyzed CCL4 and IL-17A levels to assess the immune response in tumor and healthy 
brain tissues by ELISA. We compared all collected data statistically.
We found a significant difference in survival between the groups that received the 
treatment and the control group, the highest in the group that received 15 Gy Gamma 
Knife treatment. We did not detect a statistically significant difference in 
immunohistochemical analysis, between groups for HSP90 and YAP1 levels; with 
ELISA, between groups for CCL4 and IL-17A levels, and between healthy brain tissue 
and tumor tissue in each group.
Although the effectiveness of stereotactic radiosurgery on immune response has been 
proven, effective and reliable doses and fractions of radiosurgery need to be 
determined, especially in order to overcome the radiation resistance mechanisms in 
brain metastases. In this context, we hope that our study will guide further studies.
Keywords: gamma knife radiosurgery, HSP90, YAP1, radioresistance, immune
response