Radyoterapide kullanılan yüksek enerjili X-ışınlarının meme kanseri üzerine olan etkilerinin mikroRNA ifade düzeyinde incelenmesi
Investigation of the effects of high energy X-rays used in radiotherapy on breast cancer at the level of microRNA expression
Yazar: MERVE GİRGİN
Danışman: PROF. DR. DİLEK BALIK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Radyasyon Onkolojisi = Radiation Oncology

Özet:
İyonlaştırıcı radyasyon, kanser tedavisinde DNA hasarı yoluyla kanser hücrelerini yok etmek için uygulanan etkili bir yöntem olmakla birlikte, kanser hücrelerinin yanı sıra çevre dokularda da hasara yol açabilmesi gibi önemli yan etkisi bulunmaktadır. Bu nedenle, radyasyon tedavisinin hücresel ve moleküler etkilerini daha iyi anlamak yan etkileri en aza indirirken tedavinin etkinliğini artırmak açısından önem arz etmektedir.
Bu tez çalışmasında, terapötik iyonlaştırıcı radyasyonun meme kanseri üzerindeki moleküler etkileri mikroRNA düzeyinde incelenmiştir. Meme kanseri hücre hatları MCF-7 ve MDA-MB-231, 4 ve 8 Gy düzeylerinde iyonlaştırıcı radyasyona maruz bırakılmış ve toplam 7 gün boyunca izlenmiştir. Işınlamadan 96 saat sonra total RNA izolasyonu yapılmış ve kanser-iyonlaştırcı radyasyon ilişkisinde rol aldığı açık erişimli veri tabanları ve literatür araştırmaları ile belirlenen miR-208a, miR-124, miR-145'in ifade düzeyleri kantitatif olarak değerlendirilmiştir. Elde edilen bulgular, iyonlaştırıcı radyasyona maruz kalan meme kanseri hücre hatlarında, hücre canlılığında radyasyon dozuna bağlı anlamlı bir azalma olduğunu göstermiştir. Bu durum, iyonlaştırıcı radyasyonun hücre üzerinde oluşturduğu hasarın uygulanan doz ile ilişkili olduğunu ve hücre ölüm oranını artırdığını göstermiştir. Çalışmada ifade düzeyi değerlendirilen miRNA'lar arasında, özellikle miR-124 ve miR-145'in ifade düzeylerinde iyonlaştırıcı radyasyonun etkisiyle istatistiksel olarak anlamlı değişimler tespit edilmiştir. Bu değişiklikler, iyonlaştırıcı radyasyonun yalnızca hücre ölümünü artırmakla kalmadığını, aynı zamanda hücre içi moleküler süreçlerdeki düzenleyici miRNA'lar aracılığıyla biyokimyasal yolları da etkilediğini göstermektedir. İyonlaştırıcı radyasyonun miRNA ifadesi üzerinde doza ve zamana bağlı olarak gösterdiği bu etkilerin, radyasyon tedavisine verilen hücresel yanıt mekanizmaların anlaşılmasına yardımcı olabileceği ve bu miRNA'ların radyoterapi etkinliğinin artırılması yönünde potansiyel biyobelirteçler olarak değerlendirilebileceği önerilmektedir.
Elde edilen bulguların ileriki çalışmalar ile in vivo koşullarda doğrulanmasının terapötik iyonlaştırıcı radyasyonun kanser tedavisindeki etkinliğini artırmaya ve yan etkilerini azaltmaya yönelik stratejilerin geliştirilmesine, iyonlaştırıcı radyasyon uygulamasına miRNA ifade yanıtının bireysel tedavi planlarına dahil edilmesine ve kişiye özel tedavi yaklaşımlarının daha başarılı bir şekilde uygulanmasına katkı sağlayabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Ionizing radiation is an effective method applied in cancer treatment to destroy cancer cells by inducing DNA damage. However, it has a significant side effect, as it can also cause damage to surrounding tissues in addition to cancer cells. Therefore, a better understanding of the cellular and molecular effects of radiation therapy is critical to minimizing side effects while enhancing its therapeutic efficacy.
In this thesis, the molecular effects of therapeutic ionizing radiation on breast cancer were investigated at the microRNA level. Breast cancer cell lines MCF-7 and MDA-MB-231 were exposed to ionizing radiation at doses of 4 Gy and 8 Gy and monitored for a total of 7 days. Total RNA isolation was performed 96 hours post-irradiation, and the expression levels of miR-208a, miR-124, and miR-145—identified through open-access databases and literature as being associated with cancer and ionizing radiation—were quantitatively analyzed. The findings revealed a significant dose-dependent reduction in cell viability in the irradiated breast cancer cell lines. This outcome demonstrated that the damage caused by ionizing radiation to the cells correlates with the applied dose, thereby increasing the rate of cell death. Among the analyzed microRNAs, statistically significant changes were observed in the expression levels of miR-124 and miR-145 due to the effects of ionizing radiation. These findings indicate that ionizing radiation not only increases cell death but also influences biochemical pathways through regulatory microRNAs involved in intracellular molecular processes. The dose- and time-dependent effects of ionizing radiation on microRNA expression could help elucidate the cellular response mechanisms to radiation therapy. Moreover, these microRNAs have the potential to serve as biomarkers for enhancing the efficacy of radiotherapy.
Further validation of these findings under in vivo conditions in future studies could contribute to developing strategies to improve the therapeutic efficacy of ionizing radiation in cancer treatment and reduce its side effects. Additionally, incorporating microRNA expression responses to ionizing radiation into individual treatment plans may enable more successful implementation of personalized therapy approaches.