CRİSPR/CAS9 ile FOXA1 geni knock-out edilen prostat kanseri hücrelerinde anti-kanserojen ajanların PI3K/AKT/MTOR sinyal yolağına etkileri
Effects of anticancer agents in PI3K/AKT/MTOR signalling pathway on prostate cancer cells that foxa1 gene knocked out via CRİSPR/CAS9
Yazar: GÜLŞAH ALBAYRAK
Danışman: DOÇ. DR. ECE KONAÇ
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Antineoplastik ajanlar = Antineoplastic agents ; Genler = Genes ; Karsinojenler = Carcinogens ; Karsinoma = Carcinoma ; Memantine = Memantine ; Metformin = Metformin ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Prostat neoplazmları = Prostatic neoplasms ; Sinyal nakli = Signal transduction

Özet:
Prostat kanseri, akciğer kanserinin ardından erkeklerde en sık görülen ikinci kanser türüdür. Tedavide ilaca yönelik yeni hedeflerin belirlenmesi ile prostat kanserinin tedavisindeki başarı oranının artışı sağlanabilecektir. Metformin, FDA onaylı, kemoterapi ilaçlarına kıyasla ucuz, antikanser etkili anti-diyabetik bir ilaçtır. Memantin ise Alzheimer'ın tedavisinde kullanılan FDA onaylı bir ilaçtır. Kanserin tedavisinde tümör hücre metabolizmasından Glukoz ve Glutamin metabolizması hedeflemek için Metformin (IC50:2,5mM) ve Memantin (IC50:0,25mM) uygulanan androjene duyarlı LnCaP hücreleri prostat kanseri patogenezinde rol oynayan PI3K/AKT/mTOR yolağında önemli hücresel süreçlerde görevli genlerin(CASP-3, BCL-2, BAX, Survivin, GSK-3, CCND1, c-MYC, B-Catenin, CDK4, HIF1A, VEGF-A, Fibronektin, İntegrin ve GAPDH) protein ekspresyonlarına olan etkileri western blotlama ile incelenmiş olup, hastalığın tedavisinde kullanılabilecek yeni, ilaç uygulanabilir hedeflerin belirlenmesi üzerine çalışılmıştır. Ayrıca prostat kanseri moleküler alt tiplerinden önemli bir kategoriyi oluşturan FOXA1 geninin fonksiyonunu anlamaya yönelik olarak, bu gen etkili bir gen susturma yöntemi olan Crispr/Cas9 sistemi kullanılarak inaktif hale getirilmiştir. Çalışmamızda Memantin'in Bax-aracılı apoptozu indükleyerek (0,25mM) anti-neoplastik aktivite gösterdiği ortaya konmuştur. FOXA-1 geninin knock-out edilmesi ile hücre döngüsünün kontrolünde görevli CCND1 protein ekspresyonunda azalma görülmüştür. FOXA1 ve CCND1 arasındaki bu etkileşim nedeniyle FOXA1'in prostat kanseri tedavisinde hedef bir gen olarak kullanılabileceğini düşünmekteyiz. Pre-klinik sonuçlarımız Memantin'in "yeniden konumlandırılmış" bir ilaç olarak kanser tedavisinde kullanılabileceğini göstermektedir. Kanser tedavisinde glukoz metabolizmasının yanısıra glutamin metabolizmasının hedeflenmesi de potansiyel bir tedavi yaklaşımı olarak ön plana çıkmaktadır.

Abstract:
Prostate cancer is the second most common cancer type after lung cancer among men. Increased success rate in prostate cancer treatment can be achieved by identifiying new druggable targets. Metformin is an FDA approved anti-diabetic drug cheaper than other chemotherapeutic agents which was shown to have anti-cancer effects. Memantine is an FDA approved Alzheimer's drug. In order to target glucose and glutamine metabolism we applied Metformin (IC50:2,5mM) and Memantine (IC50:0,25mM) on androgen-dependent LNCaP prostate cancer cells. Then we investigated the protein expression levels of genes(CASP-3, BCL-2, BAX, Survivin, GSK-3, CCND1, c-MYC, B-Catenin, CDK4, HIF1A, VEGF-A, Fibronektin, İntegrin ve GAPDH) that are involved in PI3K/AKT/mTOR signalling pathway which has role in prostate cancer pathogenicity. The aim of this study is to find new, druggable targets in prostate cancer treatment. Beyond that, FOXA1 gene which constitutes an important category of prostate cancer molecular sub-types was knocked-out via an efficient gene silencing method Crispr/Cas9 in order to understand the gene's function. We identified that Memantine exerts anti-neoplastic activity (0,25mM) by triggering Bax-dependent pathway of apoptosis. Cell cycle regulator CCND1 protein expression levels were decreased in FOXA1 knocked-out cells. That's why FOXA1 might be projected as a target molecule in prostate cancer treatment. Our pre-clinic results indicate that Memantine might be used as a new repositioned drug in cancer treatment. Beyond targeting glucose metabolism, glutamine metabolism also holds great promise for a potential treatment option.