Farklı kanser hücre hatlarında farnesolün in vitro etkilerinin araştırılması
The investigation of in vitro effects of farnesol at different cancer cell lines
Yazar: NARMIN FEYZULLAZADE
Danışman: PROF. DR. İLKNUR DAĞ
Eskişehir Osmangazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji ve Biyogüvenlik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Kanser, insan sağlığını tehdit eden temel bir problem olup akciğer ve kolon kanserleri en sık görülen malign tümörlerdendir. Kullanılan tedavi stratejilerinde ortaya çıkan çoklu ilaç direnci ya da yan etkilerden dolayı da sağkalım oranları çok düşüktür. Bitkisel türevli bileşenler güçlü antitümör özellikleri, kolay bulunabilirlikleri ve kemoterapiye kıyasla daha az toksik olmalarından dolayı büyük ilgi çekmektedir. Farnesol (trans, trans-3,7,11- trimethyl-2,6,10-dodecatriene-1-ol), çeşitli bitkilerde bulunabilen bir esansiyal yağ bileşenidir. Ayrıca kolesterol biyosentez yolağında farnesil pirofosfatın defosforilasyonu yoluyla endojenöz olarak da üretilebilmektedir. Farnesolün in vitro'da hücre proliferasyonunu inhibe ettiği, in vivo'da ise tümör gelişimini baskıladığı ve çoklu moleküler hedeflerin düzenlenmesi ile etki ettiği düşünülmektedir. Ancak tedavideki etkinlik ve güvenliğini belirleyebilmek için ayrıntılı çalışmalara ihtiyaç bulunmaktadır.
Bu tez çalışmasında insan akciğer kanseri A549 hücre hattı, kolon adenokarsinomu (Caco-2) hücre hattı ve sağlıklı insan akciğer epitel BEAS-2B hücre hatları üzerinde farnesolün in vitro etkileri, WST-1 sitotoksisite testi, hücre sağkalımının ikili boyama (DAPI-PI) ile analizi, mikronükleus testi ve geçirimli elektron mikroskopi (TEM) ile araştırılmıştır. Farnesol, kanser hücre hatları için çalışılan doz aralıklarında, konsantrasyona bağımlı olarak etki göstermiş ve belirli dozlarda proliferasyonu azaltırken, daha yüksek konsantrasyonlarda ilginç bir şekilde üremeyi kontrolden daha fazla indüklemiştir. Sağlıklı BEAS-2B hücre hattında ise oldukça geniş bir doz aralığında test edilmiş ve çalışılan tüm konsantrasyonlarda hücresel üremeyi baskılamamış, aksine artırmıştır. Bu durum farnesolün kanser hücre hatlarına zarar verirken, sağlıklı hücrelere önemli bir hasar vermemesi açısından umut verici görünmektedir. IC50 dozunda farnesol uygulanan TEM verileri kontrole kıyasla kanser hücre hatlarında hem otofajik hem de apoptotik bulguların olduğunu, BEAS-2B hücre hattında ise kontrole yakın normal bulgular gösterdiğini, hücre sağkalım ve mikronükleus analizleri ise kanser hücre hatlarında farnesol uygulaması sonucu apoptotik bulguların ve kromozomal hasarların varlığını göstermiştir. Verilerimiz farnesolün akciğer ve kolon kanseri tedavisi araştırmalarında kullanılabilecek potansiyele sahip aday bir bileşen olduğunu desteklemektedir. Bununla beraber bu etkinin altında yatan moleküler mekanizmaların detaylı bir şekilde ortaya konulması gerekmektedir.

Anahtar Kelimeler: Farnesol, Antikanser, Apoptoz, TEM

Abstract:
Cancer is a fundamental problem that threatens human health, lung and colon cancers are among the most common malignant tumors. Due to multi-drug resistance or side effects in the used treatment strategies, survival rates are very low. Herbal-derived compounds are of great interest due to their potent antitumor properties, easy availability, and less toxicity compared to chemotherapy. Farnesol (trans, trans-3,7,11-trimethyl-2,6,10-dodecatriene-1- ol) is an essential oil component that can be found in a variety of plants. It can also be produced endogenously by dephosphorylation of farnesyl pyrophosphate in the cholesterol biosynthesis pathway. It is thought that farnesol inhibits cell proliferation in in vitro, suppresses tumor growth in in vivo, and acts by the regulation of multiple molecular targets. However, detailed studies are needed to determine its efficacy and safety in cancer treatment.
In this thesis study, in vitro effects of farnesol on human lung cancer A549 cell line, colon adenocarcinoma (Caco-2) cell line and healthy human lung epithelial BEAS-2B cell lines, WST-1 cytotoxicity test, dual staining of cell survival (DAPI-PI) analysis, micronucleus test and transmission electron microscopy (TEM). Farnesol acted in a concentration-dependent manner at the dose ranges studied for cancer cell lines, and while at certain doses it reduced proliferation, interestingly at higher concentrations it induced growth more than the control. In the healthy BEAS-2B cell line, it was tested over a wide range of doses and at all studied concentrations, it did not suppress cellular growth, but rather increased. This seems promising in that farnesol harms cancer cell lines but does not cause significant damage to healthy cells. Obtained TEM data after treatment with farnesol at IC50 dose showed both autophagic and apoptotic findings in cancer cell lines compared to control, and normal findings exhibited in BEAS-2B cell line, cell survival and micronucleus analyzes showed the presence of apoptotic findings and chromosomal damage as a result of farnesol application in cancer cell lines. Our data support that farnesol is a candidate component with potential to be used in lung and colon cancer therapy research. However, the molecular mechanisms underlying this effect need to be revealed in detail.

Keywords: Farnesol, Anticancer, Apoptosis, TEM