Kanser terapide potansiyel axl inhibitörler için ligand ve hedefe dayalı sanal tarama ve moleküler modelleme çalışmaları
Ligand and target based virtual screening and molecular modeling studies for potential axl inhibitors in cancer therapy
Yazar: NEBAHAT ŞAHİN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ FERAH CÖMERT ÖNDER ; PROF. DR. BÜLENT ÖZPOLAT
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Tıbbi Sistem Biyolojisi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyofizik = Biophysics ; Kimya = Chemistry ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology

Özet:
AXL hücre çoğalması, anti-apoptoz, tümör hücrelerinin istilası ve metastazında önemli bir rol oynar. AXL'nin meme, akciğer, kolon, osteosarkoma, böbrek, mide, glioma kanserleri ve diğer tümörlerde aşırı ifade edildiği bulunmuştur. Ayrıca AXL  inhibisyonunun hayvan modellerinde tümör büyümesini durdurması AXL'i hedefe yönelik kanser ilaçlarının geliştirilmesi için dikkat çekici terapötik bir ilaç hedefi haline getirmiştir. Bu tez çalışması kapsamında kanser tedavisinde AXL hedefine yönelik potansiyel inhibitörleri belirlemek için Schrödinger Maestro ve BIOVIA Discovery Studio programları ile in siliko yöntemler (farmakofor ve yapı esaslı sanal taramalar, moleküler kenetlenme, moleküler dinamik (MD) simülasyon, MM/GBSA hesaplamalar) kullanılmıştır. Çeşitli küçük molekül veri tabanları üzerinden sanal tarama çalışmaları gerçekleştirilerek moleküler kenetlenme ve en iyi bağlanan potansiyel moleküller için MD simülasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Moleküler modelleme çalışmalarında AXL bağlanma cebinde Met623, Pro621, Asp627, Asp690 gibi temel amino asit kalıntıları ile hidrojen bağları ve pi-pi etkileşimleri gözlenmiştir. 
In siliko belirlenen çeşitli ilaçlardan temin edilebilen yüksek etkileşim gösteren Nebivolol, Abacavir gibi ilaç etken maddeleri ve potansiyel inhibitör bileşikleri (STOCK1N-80636 ve STOCK1N-66436) ile in vitro antikanser etkinlik çalışması üçlü negatif meme kanseri (ÜNMK) (MDA-MB-231, BT-549, BT20) ve ER+ MCF-7 hücre hatları kullanılarak yapılmıştır. In vitro sonuçlara göre Nebivolol, STOCK1N-80636, STOCK1N-66436 bileşiklerinin meme kanseri hücre hatlarında düşük dozlarda koloni oluşumu inhibisyonu ve sitotoksisitesi belirlenmiştir. ÜNMK hücrelerinde Nebivolol (1 μM) ve Abacavir (250 μM)'in hücre göçünü engellediği belirlenmiştir. İlaçların artan dozlarda ÜNMK hücrelerinde Hoeschst ile boyama sonrasında hücre apoptozuna sebep olduğu floresans mikroskobu altında gözlenmiştir. Potansiyel inhibitör adayları ile ÜNM kanserinde gerçekleştirdiğimiz doksorubisin ve kersetin ile yapılan kombine çalışmalarda düşük dozlarda gözlenen sonuçlar kombine terapi için umut vadetmektedir. Sonuç olarak in siliko ve in vitro entegre sonuçlar ile potansiyel AXL inhibitörleri belirlenmiştir.

Abstract:
AXL plays an important role in cell proliferation, anti-apoptosis, invasion, and metastasis of tumor cells. AXL has been found to be overexpressed in breast, lung, colon, osteosarcoma, kidney, stomach, glioma cancers and other tumors. This has made the AXL target a remarkable therapeutic drug target. Within the scope of this thesis, in silico methods (pharmacophore and structure-based virtual screening, molecular docking, molecular dynamics (MD) simulation, MM/GBSA calculations) were used by using Schrödinger Maestro and BIOVIA Discovery Studio programs to identify potential inhibitors for AXL target in cancer treatment. By performing virtual screening studies on various small molecule databases, molecular docking and then, MD simulation study for the best binding potential molecules were carried out. In molecular modeling studies, hydrogen bonds and pi-pi interactions with specific amino acid residues such as Met623, Pro621, Asp627, Asp690 were observed in the AXL binding pocket.
In vitro anticancer activity studies in in triple negative breast cancer (TNBC) (MDA-MB-231, BT-549, BT20) and ER+ MCF-7 cell lines were performed with drugs such as Nebivolol, Abacavir, and potential inhibitor compounds (STOCK1N-80636 and STOCK1N-60634) identified by in silico methods. According to in vitro results, colony formation inhibition and cytotoxicity of Nebivolol, STOCK1N-80636, STOCK1N-66436 compounds were determined at low doses in breast cancer cell lines. Nebivolol (1 μM) and Abacavir (250 μM) were blocked the cell migration of aggressive TNBC cells. It was observed under fluorescence microscope that the drugs induced-dose dependent apoptosis at increasing doses after Hoeschst staining in TNBC cells. As a result,  our studies successfully identified potential AXL inhibitors through integrated in silico and in vitro results. Our combination treatment studies also demonstrated that  potential AXL inhibitors at low doses enhanced the effects of doxorubicin and quercetin indicating the significance for combined therapy in TNBC.