Kanser hücrelerinin aptamer ve antibadi taşıyan manyetik nanopartiküller ile hedeflenmesi
Targeting of cancer cells with aptamer and antibody immobilized magnetic nanoparticles
Yazar: LÜTFİYE TUTKUN
Danışman: PROF. DR. TÜLİN KUTSAL ; DOÇ. DR. MUSTAFA TÜRK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Antikorlar-monoklonal = Antibodies-monoclonal ; Nanopartiküller = Nanoparticles

Özet:
Kanser tüm dünyada en önemli hastalık ve ölüm nedeni olma özelliğini sürdürmektedir. Meme, akciğer, bağırsak gibi birçok organda değişik kanser tiplerine rastlanmaktadır. Normal hücreler kanser hücrelerine dönüştüklerinde, bu hücrelerin yüzey özellikleri değişmekte, belli reseptör ve antijenleri eşsiz ve hızlı bir çoğalma profili sergilemektedirler.
Sağlıklı hücreler ile karşılaştırıldığında, kanser hücrelerinin kontrolsüz ve hızlı çoğalmaları "hedeflenmiş tedavi" geliştirilmesi anlamında bu hücrelere olan ilgiyi arttırmaktadır. Kanser tanı ve tedavisinde, monoklonal antikor ya da aptamer gibi küçük moleküllerin manyetik nanopartiküllere immobilize edilmesi ile tasarlanan nanopartiküler sistemler, hedeflenmiş terapi anlamında avantaj sağlamaktadır. Nanoteknolojinin kullandığı en önemli taşıyıcı moleküller olarak nanopartiküller, yüksek yüzey alanı/hacim oranına sahiptirler. Son yıllarda kuantum tanecikler, manyetik demir oksit nanopartiküller, altın nanopartiküller, polimer-bazlı nanopartiküller vb. olmak üzere birçok nano-sistem kanser uygulamalarında kullanılmak üzere geliştirilmiştir.
Sunulan tez kapsamında da; MDA MB 231 insan meme kanseri tümör hücrelerinin özgün tanınması ve görüntülenmesinde kullanılabilecek nanopartiküler erken tanı sistemi geliştirilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla, MDA MB 231 insan meme kanseri hücre yüzeyinde eksprese olduğu bilinen epidermal büyüme faktörü reseptörlerinin hedeflenmesi düşünülmüştür. Bu kapsamda; manyetik çekirdekli, altın kaplı süperparamanyetik demiroksit nanopartiküller (SPION) tasarlanmış ve karakterize edilmiştir. Sentezlenen SPION'ların ve altın-kaplı SPION'ların TEM ile belirlenen ortalama boyutları sırası ile 5.62+ 1.49 nm ve 57.04 + 8.58 nm olarak saptanmıştır. FITC-işaretli aptamer ve antibadi molekülleri, altın–kaplı SPION'ların yüzeyine immobilize edilmiş ve daha sonra hazırlanan taşıyıcı sistem hücre kültür ortamında MDA MB 231 meme kanseri hücreleri ile etkileştirilmiştir. Karşılaştırmalı hücre hattı olarak östrojen reseptör-pozitif insan fibroblast hücreleri seçilmiştir. Hücre  büyüme ve farklılaşması araştırılmış ve nanopartiküler taşıyıcı sistemin sitotoksisitesi incelenmiştir. İkili boyama yöntemi ile apoptoz ve nekroz oranları belirlenmiştir. Elde edilen veriler doğrultusunda, genel olarak nanopartikül-konjugatlarının hücre canlılığı üzerinde toksik etkisinin olmadığı ve taşıyıcı sistemin hücre proliferasyonunu engellemediği belirlenmiştir. Akım Sitometri ile hücre reseptörleri ile etkileşen floresan işaretli aptamer ve antibadi oranları belirlenmiş ve en yüksek bağlanmanın %64.4 oranı ile 108 µg/mL konsantrasyonundaki antibadi immobilize edilmiş SPION olduğu saptanmıştır. Hücre seçicilikleri floresan mikroskop ile de görüntülenmiştir.

Abstract:
Cancer is still one of the major reason of illness and death throughout the world. Wide range of cancer types occur in many organs like breast, liver, lung, colon etc. When normal cells transform into cancerous cells, surface characteristics of these cells change. Then, they display unique expression and/or over expression of certain receptors and antigens.
Overexpression of these cells compare to normal cells make them attractive for targeted therapy. Conjugation of monoclonal antibodies and/or small molecules like aptamers to the magnetic nanoparticles is a beneficial method for cancer diagnosis and treatment in terms of targeted theraphy. Nanoparticles have a high surface area  to volume ratio. Several types of nanoparticles including quantum dots, magnetic iron oxide, gold, polymer based nanoparticles have been developed for cancer applications in the last few years. 
Within the context of this thesis, developing of an early diagnosis nanoparticular system in order to detect and image human breast cancer cell line of MDA MB 231 is aimed. In this reason, it has been thought to target cell surface receptors of epidermal growth factor which expressed by breast tumor cells of MDA MB 231. In this regard, gold coated magnetic nanoparticles were designed and characterized. Average sizes of synthesized SPIONs' and gold-coated SPIONs' which were determined by TEM were detected as 5.62 + 1.49 nm and 57.04 + 8.58 nm, respectively. FITC-labeled aptamer and antibody molecules were immobilized onto gold-coated SPIONs and than developed carrier system was applied to  MDA MB 231 breast cancer cells in the cell culture medium. Estrogen-positive human fibroblast cells were choosen as a comparative cell line. Proliferation and differentiation of cells were investigated and cytotoxicity of nanoparticular carrier system were examined. Apoptosis and necrosis rates were quantified by double-staining of cells. Generally speaking, there were no significant toxic effect of nanoparticle-conjugates on cell viability in accordance with the data obtained and carrier system were not also inhibiting cell proliferation. Flow cytometry was used to determine the interaction rates between tumor cell receptors and fluorescently labeled aptamer and antibody molecules and antibody-immobilized SPION in the concentration of 108 µg/mL have had the highest conjugation rate by the 64.4%. Tumor cell selectivity was also imaged by the technic of Fluorescent Microscopy.