Polieter iyonoforların nöroblastomda potansiyel anti-kanser etkilerinin incelenmesi
Investigation of potential anti-cancer effects of polyether ionophores in neuroblastoma
Yazar: GAMZE SANLAV
Danışman: PROF. DR. HATİCE NUR OLGUN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Temel Onkoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Onkoloji = Oncology

Özet:
Nöroblastom çocuklarda görülen en sık ekstrakraniyal solid tümör olup, tüm pediatrik kanserlerin %8-10'unu, infant dönemi malign hastalıklarının ise üçte birini oluşturur. Düşük ve orta risk grubu olarak tanımlanan hastalarda 5 yıllık genel yaşam oranları %90'ın üzerindeyken, tüm hastaların yaklaşık yarısını oluşturan yüksek risk grubunda ise yaşam oranları %50'nin altında kalmaktadır. 

Nöroblastom tedavisinde kullanılan antikanser ilaçlar arasında en yaygın olanlardan biri ilk platin bazlı molekül olan cis-diamindikloroplatinum (II) (cisplatin, CDDP)'dir. 

Polieter bileşikleri, doğal olarak oluşan poliketidlerin geniş bir sınıfına ait olan güçlü antimikrobiyal ve antikanser ajanlardır. Bir dizi çalışma, monensin (Mon) ve nigerisin (Nig) gibi polieter iyonoforların birincil etki mekanizmasının, lizozomlarda pH artışı ve lizozomal degradasyonun blokasyonu ile otofaji inhibisyonu olduğunu ortaya koymuştur. 

Potansiyel antikanser molekülleri olarak polieter iyonoforlar üzerine yapılan çalışmalarda, bu ajanların hem otofajik hem dehem de apoptotik hücre ölümünü over, kolon, akciğer, prostat, pankreas ve meme kanseri ile ilişkili hücre hatları dahil olmak üzere çeşitli kanser hücre hatlarını hedefleyebileceğini ortaya koymuştur. Kanserde monoterapinin güçlü etkilerine ek olarak, tedavi etkinliğini arttırmak için diğer antikanser ajanlarla birlikte polieter antibiyotiklerin eşzamanlı tedavileri kullanılmıştır.

Nöroblastom hasta örneklerinde ve in-vitro nöroblastom hücre hatlarında yapılan bir çalışmada, nöroblastomda otofajinin kemoterapi ile indüklendiği ortaya konmuştur. Bu çalışmada aynı zamanda hidroksiklorokin ile sağlaanan otofaji inhibisyonunun kemo-rezistansı büyük ölçüde azalttığı belirtilmiştir. Literatürdeki bu veriler ve polieter iyonofor moleküllerin otofaji inhibisyonu üzerindeki etkileri göz önüne alındığında, nöroblastomda polieter iyonofor moleküller tek başına ya da sisplatinin kombine kullanılması da potansiyel olarak daha sitototoksik etki gösterebilecektir. 

2019 yılında Khan ve ark. Türkiye'nin doğu Akdeniz kıyısından elde ettiği bir aktinobakteri suşu olan Streptomyces cacaoi'den polieter iyonofor bir metabolit olan K41-A'yı izole etmiştir. Polieter metabolit K41-A uygulaması ile prostat, endometriyum, akciğer ve kolorektal kanser hücre hatlarında, kanser hücrelerine, sağlıklı hücre hatlarındn daha yüksek potansiyelle, sitotoksisite gösterdiği saptanmıştır. Yine K41-A'nın otofajiyi inhibe ederken aynı zamanda apoptoz indüksiyonu yaptığı da in-vitro şartlarda ortaya konmuştur. Söz konusu polieter iyonofor metabolit olan K41-A yukarıda bahsedildiği üzere farklı kanser hücre hatlarında anti-kanser etki açısından potansiyel bir ajan olarak ortay çıkmıştır. Ancak K41-A polieter iyonor metabolitinin çocuklarda en sık görülen ekstrakraniyal solid tümör olan nöroblastom üzerindeki potansiyel anti-proliferatif etkileri bugüne dek henüz incelenmemiştir.

Abstract:
Neuroblastoma is a developmental neoplasm arising from neural crest progenitor
cells of the sympathetic nervous system and affects young children. Survival rates in
high-risk patients are very low despite intensive multimodal chemotherapy. Therefore,
it is important to develop adjuvant or alternative agents to current chemotherapeutic
approaches. Polyether ionophores are a very large and important group of naturally
occurring compounds. In recent years, there has been an increasing interest in such
compounds. Research indicates that the main function of polyether ionophores in
eukaryotic cells is to prevent lysosomal degradation by increasing the pH of lysosomes
through the loss of the proton gradient caused by ion exchange across membranes in
macrophages. It is thought that autophagy is crucial for the beginning and growth of
tumors. Inhibiting autophagy might potentially make tumor cells more susceptible to
treatment by inducing apoptosis, which happens when tumor cells produce protective
autophagy.
This study aims to evaluate the potential anti-carcinogenic effects of K41-A in
neuroblastoma cell lines and in an in vivo neuroblastoma xenograft model. The effects
of K41-A on autophagy and apoptosis were evaluated by autophagy (LC3-II,
p62/SQSTM1 and Beclin-1) and apoptosis (PARP-1, caspase-3, caspase-8 and
caspase-9) related protein and mRNA levels.
In the thesis study, the anti-cancer activity of K41-A alone and in combination
with cisplatin in SH-SY5Y and KELLY neuroblastoma cell lines was investigated. In
both cell lines, K41-A alone and in combination with cisplatin showed antiproliferative effect and when administered together with cisplatin, it significantly
decreased cell viability compared to the groups in which both agents were
administered alone. Cell death pathways were investigated to elucidate the mechanism
responsible for the anti-proliferative effect of K41-A. It was observed that K41-A
induced autophagy inhibition and apoptosis induction in neuroblastoma cell lines.
When cisplatin and K41-A were administered together, a higher rate of apoptosis was
shown to occur in the cells. However, K41-A inhibits cisplatin-induced autophagy in
neuroblastoma cells. Thus, it eliminates the protective autophagy induced by cisplatin
and helps the cells to apoptosis. The in vivo neuroblastoma xenograft model performed
within the scope of this thesis study showed that K41-A significantly slowed down
neuroblastoma tumor growth and this anti-carcinogenic effect was even more
pronounced in combination with cisplatin. Consistent with the in vitro results, in vivo
results also showed that K41-A inhibited cellular autophagy while inducing apoptosis.
Keywords: Neuroblastoma, K41-A, cell death, apoptosis, autophagy