Meme kanseri hücrelerini saptayan HER2 antikoruyla işlevselleştirilmiş kuvars kristal mikrodenge temelli biyosensörün geliştirilmesi
Development of the quartz crystal microbalance based biosensor functionalized with HER2 antibody that detects breast cancer cells
Yazar: MERVE YILMAZ
Danışman: PROF. DR. AYŞE KEVSER ÖZDEN
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Antikorlar = Antibodies ; Biyosensörler = Biosensors ; Epidermal büyüme faktörü = Epidermal growth factor ; Gen ifadesi = Gene expression ; Meme neoplazmları = Breast neoplasms ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Transferrin = Transferrin

Özet:
Bu çalışmada, HER2 ekspresyonu artmış meme kanseri hücrelerinin erken tespit edilebilmesine imkan tanıyabilecek kullanımı kolay, güvenilir, etkili, hızlı, duyarlı, özgül ve doğrudan gerçek zamanlı izlemeye olanak sağlayan antijen-antikor temeline dayalı QCM sensör sistemi geliştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, QCM çipi polimerik nanopartiküllerle kaplanmıştır. Nanopartikülleri hazırlamak için monomer fazı hidroksietilmetakrilat (HEMA) ve etilen glikol dimetakrilat (EDMA) kullanıldı. Nanopartiküller Zeta Sizer ve FTIR ile incelendi. Nanopartiküllerin homojen şekilde oluştuğu ve boyutlarının 73,22 nm olduğu belirlendi. Elde edilen poli-hidroksietilmetakrilat (PHEMA) nanopartiküller tozsuz ortamda UV ışık altında 20 dk inkübe edilerek çip yüzeyine bağlandı. Nanopartiküllerin bağlı olduğu çip yüzeyinin özellikleri temas açısı, elipsometri, SEM ve AFM ile belirlendi. Nanopartikül kaplanmış altın çip yüzeyi, karbodiimid aracılığıyla bağlanan HER2 antikoru ile işlevselleştirildi.  SKBR3, MDA-MB 231 ve fibroblast hücre örnekleri, çip üzerinden 10-500 hücre/ml ve 0.5 ml/dk hızda geçirilerek eş zamanlı hücre analizi gerçekleştirildi. QCM sensör yüzeyi için hücre/cm2 birim alanda meydana gelen kütle artışları (m) karşılaştırıldı.  HER2 bağlı QCM çipin tespit limiti (LOD) 10 hücre/ml olarak bulundu. Hücre seçiciliğinin belirlenmesi için yapılan çalışmada sensörün SKBR3 hücrelerine, HER2 içermeyen MDA-MB 231 hücrelerine göre 6.32 kat, fibroblast hücrelerine göre ise 8.40 kat daha fazla seçiciliğe sahip olduğu saptandı. HER2 bağlı çipin tekrar kullanılabilirliği 250 hücre/ml olarak bulundu. Hazırlanan çipin 5 döngü boyunca bağlanma kapasitelerinde bir değişiklik olmadı. Yapılan tez çalışması sonucunda geliştirilen QCM sistemi, SKBR3 meme kanseri hücrelerinde ekspresyonu artmış HER2 hedefli olsa da daha sonraki çalışmalarda diğer HER2 ekspresyonu artmış kanser tiplerinde de kullanılabilir bir QCM sensör sistemi geliştirilmesine katkı sağlayabilecek niteliktedir.

Abstract:
Here in this thesis project, we aimed to develop a reliable, effective, rapid, sensitive and specific QCM-based system to identify a small number of HER2 overexpressed breast cancer cells via receptor-specific ligands and/or antibodies. For this purpose, the QCM chip was coated with polymeric nanoparticles. The monomer phase was prepared using hydroxyethylmethacrylate (HEMA) and ethylene glycol dimethacrylate (EDMA). Nanoparticles were analyzed by Zeta Sizer and FTIR measurements. The nanoparticles were formed homogeneously and their size was 73.22 nm. The obtained poly hydroxyethylmethacrylate (PHEMA) nanoparticles was dropped the chip surface and for nanoparticle attachment, the chip surface was incubated for 20 minutes under UV light in a dust free environment. The properties of the nanoparticles that bound to the chip surface were determined by ellipsometer, contact angle, AFM and SEM measurements. The nanoparticle coated gold chip surface was functionalized with HER2 antibody via carbodiimide. Simultaneous cell analysis was performed for SKBR3, MDA-MB 231 and fibroblast cells with solutions containing 10-500 cells/ml, the cells passed over the chip surface at a rate of 0.5 ml/min. The mass increases (m) per cell/cm2 unit area were compared for the QCM sensor surface. The detection limit (LOD) of the HER2 bound QCM chip was found to be 10 cells/ml.  In the study to determine cell selectivity, the HER2 bound chip was found to have 6.32 fold more selective to the SKBR3 cells than the MDA-MBB 231 cells and 8.40 fold higher than fibroblast cells. The reusability of the HER2 bound chip was found to be 250 cells/ml. There was no change in the binding capacity of chip for 5 cycles. Based on the results obtained of this thesis study, it was concluded that, although the QCM system developed to detect increased HER2 expression in SKBR3 breast cancer cells, it may contribute to the development of a new QCM sensor systems that can be used for diagnosis of other types of cancers with increased HER2 expression.