Glioblastom kök hücrelerini görüntüleme amaçlı gepı temelli hetero-fonksiyonel peptidler
Gepi based hetero-functional peptides for imaging of glioblastoma cancer stem cells
Yazar: HASAN ONUR ÇAĞLAR
Danışman: PROF. DR. AYFER HAYDAROĞLU ; PROF. DR. Candan TAMERLER
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Kök Hücre Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Altın = Gold ; Beyin neoplazmları = Brain neoplasms ; Glioblastoma = Glioblastoma ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Neoplazm kök hücreleri = Neoplastic stem cells ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Peptidler = Peptides ; Tomografi-emisyon-bilgisayarlı = Tomography-emission-computed

Özet:
Altın nanopartiküllerin (ANP) nano-tıp alanında yüksek bir potansiyele sahip olduğu gösterilmektedir. Yüksek elektron yoğunluğu ve benzersiz optik özellikleri nedeniyle, ANP'ler biyo-görüntülemede kontrast maddesi, tanı probları ve hedefleyici sistemler olarak verimli bir biçimde kullanılabilmektedir. ANP'ler ayrıca hipertermi tedavisinde termal enerji taşıyıcısı olarak kullanılmaktadır. Bununla birlikte, biyolojik sistemlerde taşınmaları için stabil ve sağlam yapıda olmaları ANP'lerin biyolojik işlevini kritik bir hale getirmektedir. Biyolojik işlev, nispeten sert koşullar ve kuvvetli indirgeyici ajanları içeren fiziksel veya çok basamaklı kimyasal yöntemlerle biyolojik bir yapının ANP'lerle birleştirilmesiyle kazandırılır. Bu çalışmada, tasarlanmış peptid temelli kendiliğinden birliktelik fonksiyonilizasyon metodu glioblastom (GBM) kanser kök hücreleri (KKH'leri) ni özgün hedefleyen fonksiyonilize ANP'lerin oluşturulması için kullanıldı. Tasarlanan peptid dizileri hem gliom hücresine bağlanan peptid hem de ANP yüzeyi ile kendiliğinden bir araya gelen altın bağlanma dizisini içermektedir. Altına bağlanan peptid dizisi, daha önce kombinatoryal FliTrx peptid kütüphane tekniği kullanılarak seçildi. Peptidlerin, 15nm çapında ANP'lerle bağlanma etkinliği lokalize yüzey plazmon rezonans spektroskopisi (LSPR) ile test edildi. Spektral tarama verisi GraphPad Prism 6.0 yazılımıyla değerlendirildi. AlamarBlue testi, fonksiyonel ANP'lerin NIH/3T3, U-87 MG ve GBM KKH hatları üzerindeki olası sitotoksik etkisinin tanımlanmasında kullanıldı. Hücre hatlarına göre, hetero-fonksiyonel peptidlerin bağlanma karakterini test etmek için hücre yayılım testi kullanıldı. Sonuçlar, kimerik peptid ile fonksiyonilize edilmiş ANP'lerin hücreye özgün hedefleme için geliştirildiğini gösterdi. Hetero-fonksiyonel peptidlerin bağlanma için hücre seçiciliğine sahip olduğu bulundu. Geliştirdiğimiz hetero-fonksiyonel peptid stratejisi yalnızca hücre görüntüleme için değil ayrıca potansiyel olarak kemoterapi ajanlarının yan etkisini düşürebilen tümör bölgesine özgün ilaç taşınımı ve nanopartikül ilişkili hipertermi tedavisinin geliştirilmesinde GBM hastaları için umut verici bir yaklaşım olarak kullanılabilir.

Abstract:
Gold nanoparticles (AuNPs) are proven to have high potentials in nano-medical fields. Due to their unique optical properties as well as high electron density, the hybrid gold nanoparticles can be efficiently used as targeting and contrast bioimaging and diagnostic nanoprobes. They also offer to be used to deliver thermal energy for therapeutic effects. However, functionalization of gold nanoparticles becomes critical for their stable and robust effects to be delivered in the biological systems. Recognition of biological entities requires coupling biological functions onto the gold nanoparticles, which has been done through multistep chemical and/or physical methods usually involving relatively stringent conditions and harsh reducing agents. Here, engineered peptide based self-assembly functionalization method was used to create functionalized AuNPs for glioblastoma cancer stem cell specific targeting. Designed peptide sequences included both glioma cell binding peptide and gold binding peptide which was able to self-assemble onto AuNP surfaces. The gold binding peptide sequence was previously selected using a combinatorial FliTrx peptide library. Peptides were tested for their effectiveness using 15nm AuNPs by localized surface plasmon resonance spectroscopy (LSPR). Spectral scanning data was evaluated by GraphPad Prism 6.0 software. The functionalized gold nanoparticles were delivered to NIH3T3, U-87 MG and GBM CSCs cells. AlamarBlue assays were used to show cytotoxicity effect of functionalized AuNP on cell lines. Cell spreading assay was used to test cell binding character of hetero-functional peptides with respect to cell lines. Results demonstrate that, stable, chimeric peptide-functionalized AuNPs were developed for specific cell targeting. It was also shown that hetero-functional peptides had cell selectivity for binding. Our developed hetero-functional peptide strategy is a promising approach not only for cellular imaging, but also for tumor site-specific drug delivery, potentially reducing the side effects for chemotherapeutics dependent upon on direct cellular uptake, as well as nanoparticle-mediated hyperthermia therapy for GBM cancer patients.