Meme kanseri tedavisinde seryum oksit nanopartikülleri ile graviola kapsüllerinin terapötik etkinlik ve farmasötik kalite açısından değerlendirilmesi
Evaluation of pharmaceutical quality  & assessment of therapeutic efficacy of cerium oxide nanoparticles & graviola capsules against breast cancer cell line (MCF-7)
Yazar: SERDAR ŞİRİN
Danışman: PROF. DR. NEFİSE ÖZLEN ŞAHİN
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Kanser, en ölümcül hastalıklardan biridir. Kanser tedavisi, kemoterapi, radyoterapi ve cerrahinin yanı sıra geleneksel tıbbın alternatif yolları da kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Nanoteknolojide meydana gelen son gelişmelerin parçası olarak, nanopartiküler sistemler nanotıpta önem kazandı. Nanopartiküler ilaç taşıyıcı sistemler kanser hücrelerine hedeflendirilebildiklerinden, nano-boyutlu ilaç taşıyıcı sistemler ve nanopartiküllerin terapötik etkisinin kanser tedavisinde umut verici olduğu düşünülmektedir. Nanotıpta kullanılan nanopartiküllerden özellikle metal oksit nanopartikülleri, kanser tedavisinde etkili sitotoksisiteleri ile ümit vaat eden terapötik ajanlar olarak sentezlenmektedir. Kaynak araştırmaları, seryum oksit n anopartik üllerinin çeşitli  kanser türleri nin tedavisinde kullanılabileceğini göstermektedir. Bazı metal oksit nanopartiküllerinin sitotoksik etkili olduğu ve kanser hücrelerini kemoterapinin ardından radyoterapiye daha duyarlı hale getirdği bilinen bir gerçektir. Ancak, naopartiküllerin toksisiteleri tartışmalıdır. Toksisite sorununun çözümlenmesi için çeşitli yaklaşımlar önerilmiştir. Son zamanlarda, alternatif tıpta nutrasötiklerin yaygın kullanımı artmıştır ve dolayısıyla, bu ürünlerin kanser tedavisinde kullanımı önem kazanmıştır. Bu nedenle, literatürde, nutrasötiklerden graviola antienflamatuvar ve antitumoral aktivitesi için incelenmiştir. Bu tez çalışmasında, seryum oksit nanopartiküllerinin MCF-7 meme kanseri hücre hattında antitümör aktivitesi, tek başına ve graviolanın varlığında araştırılmıştır. Bu çalışmalarda, graviola tek başına ve/veya propolis ve ko-enzim Q10 gibi nutrasötiklerle birlikte antikanser etki açısından incelenmiştir. Nutrasötiklerin tedaviye ilave edilmesi, sinerjik etki yaratmak ve nanopartiküllerin toksisitesini önlemek ya da azaltmak amaçlı olarak yapılmıştır. Ayrıca, bu tez çalışmasında kullanılan graviola ve diğer nutrasötiklerin antioksidan etkileri de  incelenmiştir. Nanopartiküllerin sitotoksisitesini saptamak için de fibroblast hücre hattında hücre kültürü çalışması gerçekleştirilmiştir. Terapötik güvenliğin sağlanması ve farmakope koşullarına uymak amacıyla, tez çalışması kapsamında incelenen tüm ürünler (özellikle graviola ve diğer nutrasötikler), farmasötik biyoteknolojik kalite açısından değerlendirilmiştir.  Bu çalışmada, seryum oksit nanopartikülleri, zaman ve doza bağımlı antitümör etki göstermiştir. Graviola ve propolisin tedaviye ilavesi sinerjik etkiye yol açmıştır. Öte yandan, bu nutrasötikler kendileri de MCF-7 hücrelerine karşı belli ölçüde antitümör etkiye sahiptir. Metal oksit nanopartikülleri kullanılarak fibroblast hücre hattında gerçekleştirilen MTT testi, seryum oksit nanopartiküllerinin toksisitesinin önemli düzeyde olmadığını göstermiştir. Farmasötik biyoteknolojik açıdan ele alındığında, incelenen nutrasötiklerin farmakope standartlarına uygunluk gösterdiği bulunmuştur. Ayrıca, bu çalışmada test edilen nutrasötikler, kanser tedavisinde önem arz eden antioksidan aktiviteyi önemli düzeyde göstermiştir. Sonuç olarak, seryum oksit nanopartikülleri, meme kanseri tedavisinde etkin alternatif terapötik ajan olarak tek başına ya da çeşitli nutrasötiklerle (graviola ve ko-enzim Q10 kapsülleri ile propolis çözeltisi) kombine halde güvenle kullanılmak üzere önerilebilir. Ancak, bu bulguları dteskleyebilmek için in vivo çalışmaların da gelecekte gerçekleştirilmesine ihtiyaç vardır.

Abstract:
Cancer is one of the most deadly diseases. Cancer therapy is conducted via chemotherapy, radiotherapy, and surgery as well as alternative ways of traditional medicine. As part of recent developments in nanotechnology, nanoparticulate systems gained significance in medicine.  Since nanoparticulate drug delivery systems provide targetting to the cancer cells, theraputic efficacy of nano-sized drug delivery systems and nanoparticles has been thought as promising in cancer therapy. Among nanoparticles used in nanomedicine, metal oxyde nanoparticles in particular are synthesized as therapeutic agents with promising cytotoxicity for cancer therapy. Literature search indicates that cerium oxyde nanoparticles can be used for the treatment of various cancer types. It is well-known fact that some metal oxide nanoparticles are cytotoxic and make cancer cells more sensitive to radiotherapy following chemotherapy. However, toxicity of nanoparticles are in discussion. In order to solve this toxicity problem, various approaches have been suggested. Recently, wide use of nutraceuticals in alternative medicine has increased and hence, use of these products in cancer treatment gained importance. Therefore, in literature, among nutraceuticals, graviola was investigated for anti-inflammatory and antitumoral activities. In this thesis, antitumoral activity of cerium oxide nanoparticles on breast cancer cell line (MCF-7) was investigated alone and in the presence of graviola with/without various widely used nutraceuticals (co-enzyme Q10, propolis). Addition of nutraceuticals was aimed to create synergistic effect and to prevent or reduce toxicity of nanoparticles. Furthermore, antioxidant effect of graviola and other nutraceuticals used in this thesis was assesed. In order to determine cytotoxic effect of nanoparticles, cell culture study was also conducted on fibroblast cell line. For the safety purposes and pharmacopeial requirements, all products under investigation, specifically graviola and nutraceuticals were assesed with respect to pharmaceutical quality prior to cell culture studies. In this study, cerium oxide nanoparticles showed antitumoral actvity in time- and dose-dependent manner. The addition of graviola and propolis indicated synergistic effect. On other hand, these nutraceuticals themselves showed antitumoral activity at certain extend against MCF-7 cells. MTT test conducted on fibroblast cell line using metal oxide nanoparticles indicated that toxicity of cerium oxide nanoparticles is not significant. From the pharmaceutical biotechnological point of view, the nutraceuticals under investigation were found to be in good compliance with pharmacopeia. In addition, tested nutraceuticals showed significant antioxidant activity which is important in cancer therapy. In conclusion, cerium oxide nanoparticles can be suggested as effective alternative therapeutic agents for treatment of breast cancer alone or in combination with various nutraceuticals (graviola and co-Enzyme Q10 capsules and propolis solution), safely.  However, in vivo studies are needed to be conducted in order to support our results in future.