Deneysel sıçan yüksek dereceli beyin tümörü modelinde insan kaynaklı mezenkimal kök hücre göçünün izlenmesi
Tracking of human mesenchymal stem cells in experimental model of rat high grade glioma
Yazar: HÜSNÜ KOŞUCU
Danışman: DOÇ. MELİKE MUT AŞKUN
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Beyin ve Sinir Cerrahisi Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2013
Konu: Nöroşirürji = Neurosurgery ; Onkoloji = Oncology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Beyin = Brain ; Beyin neoplazmları = Brain neoplasms ; Glioblastoma = Glioblastoma ; Glioma = Glioma ; Kök hücreler = Stem cells ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Sıçanlar = Rats

Özet:
Amaç
Glioblastoma multiforme (GBM) en malign tümörlerden biridir. Sağkalım oranları çok düşük olup tanıdan ve standart tedavilerden sonra hayat kalitesi düşmektedir. Radikal cerrahi, radyoterapi ve kemoterapi ile ortalama sağkalım 14 aydır.Kan beyin bariyeri (KBB) kemoterapötik ajanların cerrahiden sonra geriye kalan tümör hücrelerine ulaşmasına engel olmaktadır. Ayrıca, GBM infiltratif ve invaziv özelliğinden dolayı tüm beyine yayılabilmektedir.
Mezenşim kaynaklı kök hücrelerin (MSC) hasarlı dokuya ve tümöre yönelebilmeleri GBM?de terapötik ajanları taşıyabilecek bir aracı (vektör) olarak kullanılabileceklerini düşündürmektedir.
Bu çalışmanın amacı sıçanda beyin tümörü modeli oluşturmak ve MSC?lerin tümöre göçünü izlemektir.
Yöntem Gereçler
Bu çalışmada toplam 24 adet, 200-250 gr ağırlığında Wistar albino sıçan kullanıldı. Sıçanlar kontrol tümör grubu (n=6), tümör ekilmeden sham operasyon ve karşı hemisfere kök hücre verilen grup (n=3),  tümör ekilmeden sham operasyon ve beyin omurilik sıvısına (BOS) kök hücre verilen grup(n=3), tümör oluşturulan ve karşı hemisfere kök hücre verilen grup (n=6), tümör oluşturulan ve BOS?a kök hücre verilen grup (n=6) olarak ayrıldı. Kontrol ve tümör gruplarına sağ hemisfere RG2 (rat gliomu 2) enjeksiyonu yapıldı, sham gruplarında boş tümör besi medyası verildi. Cerrahiden 9 gün sonra manyetik rezonans görüntüleme (MRG) yapıldı.  Tümör gruplarında tümör teyit edildikten sonra   nanoparça işaretli kök hücre enjeksiyonu gruplara göre karşı hemisfere veya BOS?a verildi. Sham gruplarda da karşı hemisfere ve BOS?a cerrahiden 9 gün sonra kök hücreler verildi.  Kök hücreler uygulandıktan 5 gün sonra tüm gruplarda MRG yapıldı ve boyutları ölçüldü, takibinde sıçanlar dekapitize edildi. Tümör ve kök hücre ekim bölgesinden koronal olarak aynı planda geçen kesitlerden yapılan  preparatlar hemotoksilen eosin ile boyandı ve histopatolojik olarak değerlendirildi. Aynı kesitler nanoparça yönünden flöresan mikroskobunda değerlendirildi. 
Bulgular
Kontrol gruplarında tümör oluşumu izlendi. Sham gruplarında boş tümör medyası enjeksiyonu yapılan bölgeye BOS?a verilen kök hücrelerin göçü gözlenmedi, ancak hemisfere kök hücre verilen sham cerrahi + karşı hemisfere kök hücre grubunda 1 sıçanda kök hücre enjeksiyonu bölgesinde inflamasyon oluştu ve o bölgede kök hücre gözlendi, boş tümör medyası enjeksiyon bölgesinde kök hücre hiçbir denekte görülmedi . Tümör grubunda kök hücrelerin hemisfere enjeksiyonu sonrasında karşı hemsiferdeki tümöre göç ettikleri ve inflamasyon yanıtına neden oldukları tüm sıçanlarda gözlendi. Tümör oluşturulan ve BOS?a kök hücre verilen grupta tümörde kök hücre görülmedi ancak tüm sıçanlarada tümör alanında belirgin inflammatuar yanıt gözlendi. 
Sonuç
Mezenşimal kök hücrelerin tümörün karşı hemisferine enjeksiyonda tümöre ulaştığı ve inflammatuar yanıt başlattığı gözlendi fakat  BOS?a enjeksiyonda tümöre ulaşamadığı görüldü; bununla beraber tümör lojunda aynı şekilde inflamatuar yanıta neden olduğu görüldü. 
Bu çalışma; insan kaynaklı mezenşimal kök hücrelerin aksonlar boyunca tümöre göç ettiklerini, ancak BOS?tan transependimal olarak geçemediklerini göstermiştir. Kök hücrenin varlığında muhtemel hücrelerden salınan mediatörler etkisi ile tümörde inflamasyon oluşturduğu ve tümörün küçüldüğü de gözlenmiştir. Kök hücre tümör tedavisinde bir taşıyıcı olarak ancak intraparenkimal uygulama ile kullanılabilir. Kök hücrelerin uzak etkisi ile oluşan inflammasyon ve tümörün küçülmesi ise ileri çalışmalarla teyit edilmesi gereken yeni ve önemli bir gözlemdir.

Abstract:
Objective
Glioblastoma Multiforme (GBM) is one of the most malign tumors. Survival rates  are too short and quality of life is poor after the diagnosis and the treatment. With radical surgery, chemotherapy and radiotherapy mean survival is 14 months. Due to the invasive and infiltrating pattern, GBM can spread to the whole brain. And Blood Brain Barrier prevents chemothereupatic agents reaching to the remainig tumor cells after the surgery.  
Mesenchymal stem cells (MSC) can migrate to injured tissues or tumor sites. This gave birth to an idea that they can be used as a vehichle in GBM treatment.
The objective of this study is to create rat brain tumor model and to track MSCs migrating to the tumor.
Method
A number of 24 female, 200-240 gr., Wistar albino rats were used in this study. Rats were divided into five groups; control tumor (n=6), sham operation + MSC to the opposite hemisphere (n=3), sham operation + MSC to Cerebro Spine Fluid (CSF) (n=3), tumor + MSC to the opposite hemisphere  (n=6) and tumor + MSC to CSF  (n=6).  RG2 rat glioma was enjected into the right hemispheres to rats in control tumor and tumor groups, whereares tumor medium was enjected into the right hemispheres to rats in sham groups. On day 9 , after prooving the tumor on the MRI, MSC with flourescence nanoparticles were injected into  the left hemispheres or into the cisterna magna in either grıups. MSCs were also injected the hemisphere or into the cisterna magna in Sham grups as well.  No MSCs were imjected to the control gruop. On day 14, another MRG scan was taken, tumor dimensions was calculated and rats were decapitated. Brains were examined under light microscopy and flourescence microscopy.
Results
Tumor masses were seen in control gruop. No MSC migration to the tumor medium injection site was seen in either sham groups; but one rat in sham hemisphere group showed local inflamation at MSC injection zone. We saw MSC migration and inflamatury response in all rats when MSCs we injected to the hemisphere. Inflamatuary response was also seen when MSCs were injected into cisterna magna but no MSC migration was seen in those rats.
Conclusion
With local injection, MSCs migrate to the tumor and start inflamatuary response. But no MSC migration was seen when injected into Cerebro Spinal Fluid (CSF), althought inflamatury response was present in those rats.
This study showed that MSC can migrate to the tumor throught axonal pathways but MSCs can not pass the epandymal cells. Decreasing in the tumor mass due to the inflamation was seen, and the inflamation probably was caused by the mediators secreted by MSCs. Stem cells can be used as vectors when applied parachymally. The inflamatury response and tumor mass reduction is a new observetion and its planned to make additional studies to test it.