Tiroit kanser tadavisi için potansiyel bir terapi: Buğday tohumu aglutinin maruziyeti
A potential therapy for thyroid cancer treatment: Wheat germ agglutinin exposure
Yazar: AYÇA TURAN
Danışman: PROF. DR. ENGİN KAPTAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Tiroit kanseri son yıllarda gelişen tanı yöntemleri sebebi ile de insidansı artan fakat ölüm oranı çok az değişen bir kanser türüdür. Düşük ölüm oranına sahip olan tiroit kanserinden öldürücülüğü yüksek olan tiroit kanserine birden fazla alt tipi bulunmaktadır. Bir post-translasyonel modifikasyon olan glikozilasyon olayı, hücrelerin büyümesi, farklılaşması, transformasyonu gibi önemli hücresel aktivitelerden sorumludur. Bu süreç pek çok glikoziltransferaz ve glikozidaz enzimi tarafından yönetilerek sıkı bir şekilde düzenlenmektedir. Anormal glikozilasyon ise kanser hücrelerinde karsinojenez ve metastaz gibi süreçlere katkıda bulunarak kanserin malignitesini artıran bir durumdur. Kanser hücrelerinde gerçekleşen anormal glikozilasyon olayına örnek olarak, hücre yüzeylerinde bulunan siyalik asit motiflerinin artması, N-glikanlardaki ß1-6 dallanması ve eksik sentezlenmiş O-glikanlardaki artış verilebilir. Lektinler bitki, hayvan, mantar, bakteriler dahil çeşitli organizmalarda bulunan, spesifik olarak karbohidratlara bağlanabilen proteinlerdir. Toksik etkileri sebebi ile kanser çalışmalarında kullanılmaya başlanmıştır, ayrıca yapılan çalışmalarda bitki lektinlerinin kanser hücrelerinin yüzeyine bağlanarak apoptotik ve otofajik hücre ölümüne sebebiyet verdiği gösterilmiştir. Buğday tohumu aglütinini (Wheat Germ Agglutinin, WGA) N-asetil-D-glukozamin'e (GlcNAc) bağlanır, ayrıca N-asetil-nöraminik (siyalik) asit içeren glikokonjugat ve oligosakkaritler ile etkileşimde bulunduğu da bilinmektedir. Yaptığımız çalışmada normal tiroit epiteli, foliküler, anaplastik ve papiller tiroit kanser hücrelerinde WGA lektin maruziyeti sonrasında, tümorijenik ve malignant karakterdeki değişikliklerin araştırılması amaçlanmıştır. Tiroit kanser hücrelerinde WGA lektine maruz bırakılmış tiroit kanser hücrelerindeki hücre canlılığı ve çoğalmasındaki değişiklikler, MTT testi kullanılarak araştırılmıştır. Ayrıca tiroit kanserinin hücre ölüm süreçlerindeki değişiklikler ise akridin oranj/etidyum bromür boyaması ile değerlendirilmiştir. Bununla birlikte, WGA maruziyetinin tiroit kanseri hücrelerinin metastatik özellikleri üzerindeki etkilerini saptamak için yara iyileşmesi ve invazyon testleri yapılmıştır. Çalışmamız sonucunda WGA maruziyetinin, normal tiroit epiteli, papiller, foliküler ve anaplastik kanser hücrelerinde doza ve zamana bağlı olarak canlılıkta önemli bir azalma ortaya koyduğu gösterilmiştir. Canlılık bulguları elde edildikten sonra WGA'nın LD50 değerleri hesaplanmış ve anaplastik tiroit kanserinde LD50 değeri diğer hücre soylarıyla karşılaştırıldığında zamana bağımlı olarak daha düşük dozda belirlenmiştir (48 saat, 1,47 µg/mL). Hücrelerin WGA maruziyeti neticesinde apoptotik hücre ölümüne uğradıkları tespit edilmiştir. Hücrelerde WGA maruziyetinin migrasyona olan etkisi foliküler ve anaplastik tiroit kanseri hücre soylarında test edilmiş ve her iki hücre hattında hücre hareketliliklerini azalttığı bulunmuştur. Ancak WGA'nın invaziv özelliğe olan etkisi ise anaplastik tiroit kanseri hücre soyunda denenmiş ve invazyona olan etkisinin bu hücre soyunda anlamlı bir fark yaratmadığı bulunmuştur. Bu çalışmada, WGA lektin maruziyetinin tiroit kanseri için potansiyel bir terapötik ajan olup olmadığı konusunda bilimsel bir yaklaşım ortaya konmaktadır. Farklı hücre tiplerinde farklı sonuçlar gösteren lektin maruziyetinin, normal tiroit epiteli hücre soyunda ve kanser hücre soyunda sitotoksik etki gösterdiği görülmektedir. Anaplastik tiroit kanserinde belirlenen LD50 değerinin daha düşük olması, WGA'nın anaplastik tiroit kanseri için potansiyel bir tedavi aracı olarak kullanılabileceğini düşündürmektedir. Bütün sonuçlar ele alındığında, gelecek çalışmalar için WGA lektinin, kanser hücreleri üzerindeki etki mekanizmalarının detaylı araştırılması önemlidir.

Abstract:
Thyroid cancer is a type of cancer whose incidence has increased in recent years due to the development of diagnostic methods, but the mortality rate has not changed dramatically. There is more than one subtype of thyroid cancer, ranging from a low to a high mortality rate. Glycosylation, a post-translational modification, is responsible for important cellular activities such as growth, differentiation and transformation. This process is tightly regulated by numerous glycosyltransferase and glycosidase enzymes. However, abnormal glycosylation is a condition that increases cancer malignancy by contributing to processes such as carcinogenesis and metastasis in cancer cells. An increase in sialic acid motifs on the cell surface, ß1-6 branching in N-glycans, and an increase in truncated O-glycans can be attributed to the examples of abnormal glycosylation in cancer cells. Lectins are proteins that can specifically bind to carbohydrates and are found in a variety of organisms including plants, animals, fungi, and bacteria. They have been used in cancer studies due to their toxic effects, and the studies have shown that plant lectins induce apoptotic and autophagic cell death by binding to the surface of cancer cells. Wheat germ agglutinin (WGA) binds to N-acetyl-D-glucosamine (GlcNAc), and is also known to interact with glycoconjugates bearing oligosaccharides containing N-acetyl-neuraminic (sialic) acid. In our study, we aimed to investigate the chnages in tumorigenic and malignant properties in normal thyroid epithelial cells, follicular, anaplastic and papillary thyroid cancer cells after WGA lectin exposure. Changes in cell viability and proliferation of thyroid cancer cells exposed to WGA lectin were examined using the MTT assay. In addition, the changes in cell death processes of thyroid cancer cells were evaluated with acridine orange/ethidium bromide staining. The wound healing and invasion assays were performed to determine the effects of WGA exposure on the metastatic properties of thyroid cancer cells. As a result of our study, it was shown that WGA exposure resulted in a significant decrease in the viability of normal thyroid epithelium, papillary, follicular and anaplastic cancer cells in a dose- and time-dependent manner. LD50 values of WGA were calculated after viability findings were obtained. The LD50 value in anaplastic thyroid cancer was determined in a time-dependent manner at a lower dose (48 hours, 1,47 µg/mL) when compared to the other cell lines. The cells were found to undergo apoptotic cell death as a result of WGA exposure. The effect of WGA exposure on cell migration was tested in follicular and anaplastic thyroid cancer cell lines, and a decrease in cell motility was observed in both cell lines. However, the effect on the invasive property of anaplastic thyroid cancer cells was tested and it was found that the effect of WGA on invasion did not change significantly. This study presents a scientific approach to find out whether WGA lectin exposure is a potential therapeutic agent for thyroid cancer. Lectin exposure, which shows different results in different cell types, appears to have a cytotoxic effect in normal thyroid epithelial cell lines and cancer cell lines. The lower LD50 value obtained in anaplastic thyroid cancer suggests that WGA can be used as a potential agent for the treatment of thyroid cancer. Considering all the results, a detailed investigation of the mechanism of action of WGA lectin on cancer cells is important for future studies.