PLGA-kurkumin nano-formülasyonunun kanser hücrelerinde NF-kB'nin p65 alt birimi düzeyi üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of PLGA-curcumin nano- formulation on the p65 sub-unit level of NF-kBb in cancer cell lines
Yazar: ŞEYMA BULUT
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FATEMEH BAHADORİ ; DOÇ. DR. PINAR OBAKAN YERLİKAYA
Bezm-i Alem Vakıf Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Genetik = Genetics

Özet:
Kanser kemoterapi ajanlarının sağlıklı hücreler üzerindeki toksik etkilerine ek olarak bu ilaçların özellikle klinik kullanımdaki yüksek maliyeti göz önüne alındığında prooksidan polifenoller ile etkinliklerinin artırılması önem taşımaktadır. Geleneksel sitotoksik kemoterapi, birçok kanser türü için hâlâ tercih edilen bir tedavi
yöntemi olarak devam etmesine rağmen son yıllarda kanser tedavisinde çarpıcı bir değişim meydana gelmiştir. Kanser hücreleri için daha seçici etki gösterecek ve böylece normal hücreler üzerinde istenmeyen yan etkileri önleyerek daha az yan etkiye neden olacak yeni ilaçların tasarlanmasında büyük çaba gösterilmiştir. Son yıllarda önemi giderek artan bir yaklaşım olan polimerik nanoparçacıkların ilaç taşıyıcılar olarak kullanılmasıyla daha az sistemik yan etki görülmekte ve tümör dokusunda daha yüksek ilaç konsantrasyonlarına ulaşılmakta ve tedavi etkinliği belirgin ölçüde artırılmaktadır. Polimerik materyaller arasında en sık kullanılan polilaktik-ko- glikolik asit (PLGA), fizyolojik ortamda inert, biyoparçalanabilir, biyouyumlu olması ve toksik olmayan ürünlere parçalanabilmesi nedeniyle yeni ilaç taşıyıcı sistemlerde yaygın olarak kullanılan ve Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi (FDA, Food and Drug Administration) tarafından da onaylamış bir biyomateryaldir. Birçok çalışmada prooksidan etkisine sahip polifenollerin başında gelen kurkuminin insanlardaki farmokinetiğin, güvenliğin ve etkinliği ortaya konulmuştur. Son zamanlarda kurkuminin antikanser aktivitesi gösterilmiş kanser tedavisindeki
önleyici ve tedavi edici potansiyeli vurgulanmıştır. Ancak bu bileşiğin sudaki çözünürlüğü düşük olduğundan biyolojik aktivite testlerinde yüksek konsantrasyonda kullanımı sorunla karşılaşmaktadır. Nükleer Faktör Kappa B (NF-kB); enflamasyon, immün yanıt, proliferasyon ve apopitoziste sorumlu olan çok sayıda genin önemli bir regülatörü olan transkripsiyon faktörüdür. NF-kB, tüm hücrelerde sitoplazma içerisinde inaktif halde bulunur. NF-kB, Ranjan Sen ve David Baltimore tarafından 1986 yılında B lenfositlerin çekirdeklerinde immünglobulin kappa hafif zinciri geninde enhancer bölgesine bağlanan bir faktör olarak tanımlanmıştır. NF-kB protein kompleksi beş farklı alt proteinden (NF-kB1 (p50/p105), NF-kB2 (p52/p100), RelA (p65), RelB ve c-Rel) oluşmaktadır. NF-kB
immün sistemin normal çalışması için gereklidir. NF-kB'nin tümör hücrelerinin gelişiminde etkili olduğu ve NF-kB inhibisyonunun gerçekleşmesi halinde tümör hücrelerini kemoterapiye duyarlı hale getirdiği belirtilmektedir.
NF-kB'nin aktivasyonu hücre içi büyüme faktörleri, oksidatif stres, mitojenler, pro-inflamatuar sitokinler, virüsler, gram negatif bakteri ürünleri, çevresel stres koşulları 16 gibi pek çok farklı etken ile gerçekleşmektedir. NF-kB hücre sitoplazmasında inhibitör protein olan IkB ile kompleks halde bulunur. IkB kinaz kompleksi (IKK) tarafından IkB proteinin fosforillenmesiyle bu protein inaktive olur ve NF-kB'den ayrılır. Böylelikle serbest kalan NF-kB nükleusa geçer. DNA'ya bağlanarak spesifik genlerin aktivasyonuna yol açar.
Kurkuminin anti-inflamatuar aktivitesi olduğu ve etkisini NF-kB aktivasyonunu baskılayarak sağladığı, ilk kez 1995 yılında Singh ve Aggarwal tarafından gösterilmiştir. Bu bulgunun yayımlanmasının ardından, diğer araştırmacılar
tarafından yürütülen çalışmalar sonrasında NF-kB sinyal yolağındaki başka molekülleri de inhibe edebildiği gösterilmiştir. Kurkuminin NF-kB yolağının inhibisyonu aracılığı ile pankreatik, meme, kolorektal, oral, baş-boyun, glioblastoma, over, prostat ve T-hücreli lenfoma gibi birçok kanser hücresinde anti-kanser etkisi
olduğu çok sayıda araştırıcı tarafından bildirilmiştir. Birçok çalışma ile kurkuminin, kanser gelişimini önlemesi ile kanser tedavisinde güvenilirliliği ve etkinliği kanıtlanmıştır. NF-kB yapısının ve mekanizmasını aydınlatılması, hücresel stresin azaltılmasında ve bununla birlikte yeni bakış açıları ile stresin negatif etkilerinin ortadan kaldırılmasında önemli rol oynayacağı düşünülmektedir. Yapılan literatür incelemelerinde PLGA-Kurkumin nano formülasyonun kanser hücrelerinde Nf-kB'nin p65 alt birimi düzeyi üzerindeki etkisinin incelendiği bir araştırmaya rastlanmamıştır. Bu noktadan yola çıkarak çalışmamızda, günümüzde antikanser aktivitesi gösterilmiş, kanser tedavisindeki önleyici ve tedavi edici potansiyeli vurgulanan kurkumin nano formülasyonun NF-
kB sinyal mekanizması için de aydınlatıcı olabileceği düşüncesiyle PLGA-kurkumin nano formülasyonunun kanser hücrelerinde Nf-kB'nin p65 alt birimi düzeyi üzerindeki etkisinin incelenmesi amaçlanmıştır. PLGA-Kurkumin nano formülasyonunun, p65 alt biriminin üzerindeki etkisi paklitaksel uygulanan MDA-MB-231 meme kanseri hücreleri üzerinde incelenmiştir. P65, PLGA-Kurkumin tarafından en çok baskılanan birim olmakla birlikte bu nano
formülasyon ile birlikte kanser hücrelerindeki enflamasyonun engellenmesi nano formülasyonun güvenilirliğini arttırmaktadır.

Anahtar Kelimeler: NF-kB, nano formülasyon, kurkumin, PLGA

Abstract:
In addition to the toxic effects of cancer chemotherapy agents on healthy cells, it is important to increase the effectiveness of these drugs with pro-oxidant polyphenols, especially considering the high cost of these drugs in clinical use. Although traditional cytotoxic chemotherapy remains the treatment of choice for many types of cancer, a dramatic change has occurred in cancer treatment in recent years. Great efforts have been made to design new drugs that will act more selectively for cancer cells and thus prevent unwanted side effects on normal cells
and cause less side effects. With the use of polymeric nanoparticles as drug carriers, which has become an
increasingly important approach in recent years, less systemic side effects are seen, higher drug concentrations are achieved in tumor tissue and the treatment efficiency is significantly increased. Polylactic-co-glycolic acid (PLGA), which is the most commonly used polymeric material, is a biomaterial that is inert, biodegradable,
biocompatible in physiological environment, and is widely used in new drug delivery systems and has been approved by the FDA due to its ability to break down into non-toxic products. In many studies, the pharmacokinetics, safety and efficacy of curcumin, which is one of the leading polyphenols with prooxidant effect, have been revealed. Recently, anticancer activity of curcumin has been demonstrated and its preventive and therapeutic potential in cancer treatment has been emphasized. However, the use of this compound at high concentrations in biological activity tests is faced with problems due to its low solubility in water. NF-kB (Nuclear Factor Kappa B); It is a transcription factor that is an important regulator of many genes responsible for inflammation, immune response,
proliferation and apoptosis. NF-kB is found inactive in the cytoplasm in all cells. NF-kB was identified by
Ranjan Sen and David Baltimore in 1986 as a factor that binds to the enhancer region of the immunoglobulin kappa light chain gene in the nuclei of B lymphocytes. The NF-kB protein complex consists of five different sub-proteins (NF-kB1 (p50 / p105), NF-kB2 (p52 / p100), RelA (p65), RelB and c-Rel). NF-kB is necessary for the normal functioning of the immune system. It is stated that NF-kB is effective in the development of tumor cells and if NF-kB inhibition occurs, it makes the tumor cells sensitive to chemotherapy. The activation of NF-kB takes place with many different factors such as intracellular growth factors, oxidative stress, mitogens, pro-18 inflammatory cytokines, viruses, gram-negative bacteria products, environmental stress conditions. NF-kB is in a complex with the inhibitory protein IkB in the cell cytoplasm. By phosphorylation of the IkB protein by the IkB kinase complex (IKK), this protein is inactivated and separated from NF-kB. Thus, the released NF-KB passes into the nucleus. It leads to the activation of specific genes by binding to DNA. It was first demonstrated in 1995 by Singh and Aggarwal that curcumin has anti-inflammatory activity and provides its effect by suppressing NF-kB activation.
Following the publication of this finding, studies conducted by other researchers have shown that it can inhibit other molecules in the NF-kB signaling pathway. It has been reported by many researchers that curcumin has an anti-cancer effect on many cancer cells such as pancreatic, breast, colorectal, oral, head-neck, glioblastoma,
ovarian, prostate and T-cell lymphoma through inhibition of the NF-kB pathway. Many studies have proven the safety and effectiveness of curcumin in cancer treatment by preventing cancer development. It is thought that elucidating the structure and mechanism of NF-kB will play an important role in reducing cellular stress and eliminating the negative effects of stress with new perspectives. In the literature reviews, there is no study investigating the effect of PLGA-curcumin nanoformulation on the p65 subunit level of Nf-kB in cancer cells lines. Based on
this point, our study aimed to examine the effect of PLGA-curcumin nanoformulation on the p65 subunit level of Nf-kB in cancer cells, with the thought that curcumin nanoformulation, which has been shown to have anticancer activity and emphasized its preventive and therapeutic potential in cancer treatment, can also be illuminating for NF-kB signaling mechanism. The effect of PLGA-Curcumin nano-formulation on the ratios of p65, was investigated on MDA-MB-231 breast cancer cells treated with paclitaxel. Although P65 is the unit most suppressed by PLGA-Curcumin, inhibition of inflammation in cancer cells with this nanoformulation increases the reliability of nanoformulations. 

Keywords: NF-kB, nano-formulation, curcumin, PLGA