Prostat kanser hücrelerinin belirlenmesi için peptid tabanlı LnCaP biyosensör sisteminin geliştirilmesi
Developing peptide based LnCaP biosensor to determine prostate cancer cells
Yazar: CEMREHAN FEDACI
Danışman: PROF. DR. YASEMİN AKÇAY
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyokimya = Biochemistry
Dizin: Antimikrobiyal peptidler = Antimicrobial peptides ; Biyosensörler = Biosensors ; Empedans = Impedance ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Peptidler = Peptides ; Prostat hastalıkları = Prostatic diseases ; Prostat neoplazmları = Prostatic neoplasms ; Sensörler = Sensors

Özet:
Kanser, geçmişi çok eskilere dayanan ve günümüzde de henüz çaresi bulunamamış, kontrolsüz hücre bölünmesiyle seyreden, insan hayatını ciddi anlamda tehdit eden oldukça kompleks bir hastalıktır. Hastalığın tedavisi erken aşamada teşhisi ile mümkün olmaktadır. Bu nedenle kanser teşhis ve tedavisi amacıyla yapılan çalışmalar geçtiğimiz yüzyıldan bu yana dikkatleri üzerine toplamaktadır. Son yıllarda teşhis amacıyla uygulanmaya başlayan sıvı biyopsi teknikleri ise etkin bir yöntem olsa dahi kompleks ve pahalı cihazlara ihtiyaç duymaktadır. Bu tez çalışmasında ise sıvı biyopsi için uygun prostat kanseri hücrelerini direkt olarak tayin edebilme yeteneğine sahip bir biyosensör geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu doğrultuda ekran baskılı altın elektrotlar kullanılarak sırasıyla sisteamin, PAMAM, avidin ve biyotinlenmiş AMP Citropin A kullanılarak modifiye edilmiştir. AMP'ler son yıllarda antibiyotiklere alternatif olarak düşünülmelerinin ve geliştirilmelerini yanı sıra birçok kanser türü için de sitotoksik etki göstermektedirler. Bu çalışmada AMP'lerin sitotoksik özelliklerinin yanısıra Citropin A'nın prostat kanseri hücrelerine olan yüksek affinitesinden yararlanılarak biyotanıma ajanı olarak kullanılması hedeflenmiştir. Böylece yüzeyde immobilize halde bulunan AMP örnek içerisindeki prostat kanseri hücrelerine bağlanacak ve direnç değişimine neden olacaktır. Meydana gelen direnç değişimleri ise çalışma süresince elektrokimyasal impedans spektroskopisi (EIS) yardımı ile belirlenmiştir, döngüsel voltammetri (CV) ile doğrulaması gerçekleşitirilmiştir. Kronoimpedimetrik analizlere göre geliştirilen biyosensör, 300 saniye gibi kısa bir süre içerisinde LNCaP hücrelerini, 600 saniye gibi makul bir süre içerisinde de DU-145 ve PC-3 hücrelerini tayin edebildiği görülmüştür. 1500 – 12000 hücre/L konsantrasyon aralığında doğrusal saptama sınırları belirlenmiş, en düşük tayin limiti (LOD) 518 hücre/L; en düşük tayin sınırı (LOQ) değeri 1570 hücre/L olarak hesaplanmıştır. Serum örneği içerisine standart katma ile oluşturulan hücre solüsyonları içerisinde tekrarlanabilirlik, yeniden üretilebilirlik ve seçicilik testleri gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak geliştirilen biyosensör düşük konsantrasyonda bulunan kanserleşmiş prostat hücrelerini, iyi bir seçicilik, yüksek duyarlılık, çok düşük tayin limiti ve büyük bir ekonomik avantaj ile gerçekleştirebilmektedir.

Abstract:
Cancer is a complex disease that dates back to ancient times and has not been developed an exact remedy to cure and threat the human life owing to occurs in anomaly while cell dividing process. Treatment of the disease is possible with early diagnosis. For this reason, studies for the diagnosis and treatment of cancer have been attracting attention since the last century. Liquid biopsy techniques, which have been used for diagnostic purposes in recent years, require complex and expensive devices, even though they are an effective method. In this thesis, it is aimed to develop a biosensor which capable of directly detecting prostate cancer cells suitable for liquid biopsy. For this purpose, screen printed gold electrodes are modified with cysteamine, PAMAM, avidine and biotinylated AMP Citropin A. In addition to being considered and developed as an alternative to antibiotics in recent years, AMP's also show cytotoxic effects for many types of cancer. In this study, besides the cytotoxic properties of AMPs, it was aimed to use Citropin A as a biorecognition agent by taking advantage of its high affinity for prostate cancer cells. Thus, AMP, which is immobilized on the surface, will bind to prostate cancer cells in the sample and cause a change in resistance. The resistance changes that occurred were determined with the help of electrochemical impedance spectroscopy (EIS) during the study, and confirmed by cyclic voltammetry (CV). It has been observed that the biosensor developed according to chronoimpedimetric analyzes can detect LNCaP cells in as little as 300 seconds and DU-145 and PC-3 cells in a reasonable time of 600 seconds. Linear detection limits were established in the concentration range of 1500 – 12000 cells/L, the lowest limit of detection (LOD) was 518 cells/L; the lowest limit of quantification (LOQ) value was calculated as 1570 cells/L. The reproducibility, repeatibility and selectivity tests were carried out in cell solutions created by adding standard into the serum sample. As a result, the developed biosensor can detect cancerous prostate cells in low concentration with good selectivity, high sensitivity, very low detection limit and a great economic advantage.