Kemoterapiye dirençli yumurtalık kanserine karşı nanotıp tabanlı yenilikçi gen terapi sistemlerinin geliştirilmesi
Development of nanomedicine based innovative gene therapy systems against chemotherapy resistant ovarian cancer
Yazar: DİLEK KANARYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER AYDIN
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Genler-Bcl-2 = Genes-Bcl-2 ; Over hastalıkları = Ovarian diseases ; Siklodekstrinler = Cyclodextrins ; Sisplatin = Cisplatin ; İlaçlara direnç-çoklu = Drug resistance-multiple

Özet:
Yumurtalık kanseri (OC), tüm kadın üreme kanserleri arasında en ölümcül olanıdır ve kanser ölümlerinin beşinci önde gelen nedenidir. Genellikle sessiz katil olarak bilinen OC, genellikle belirsiz semptomları nedeniyle ileri bir aşamaya gelene kadar sıklıkla teşhis edilemez ve tedavi edilmesini zorlaştırır [1]. İleri evre OC olan hastaların tedavisi genellikle sito-indirgeyici cerrahi ve cis-diamminedikloro-platin (II) (sisplatin) ve paklitaksel ile kombinasyon kemoterapisini içerir [2].
Sisplatin hücrelere taşındığında, klorür iyonları hücresel DNA, RNA ve proteinlere bağlanan ve replikasyonu, transkripsiyonu, translasyonu ve DNA onarımını inhibe eden pozitif yüklü platin iyonundan ayrışır [3]. Amerika Ulusal Kanser Enstitüsü (NIH) son verilerine göre, tüm kanser hastalarının %10-20' sinin tedavilerinin bir döneminde sisplatin kullanılmaktadır. Oluşan ilaç direnci sisplatinin etkinliğini azaltmaktadır. Kemoterapiye içsel ve edinilmiş direncin üstesinden gelmek için yeni stratejilerin geliştirilmesi, OC ve diğer kanser türlerinin etkili tedavisinde kritik öneme sahiptir.
Küçük interferans RNA (siRNA), ilgili gen ekspresyonlarını susturup, antikanser ilaçlarına direnç kazanmış kanser hücrelerini yeniden duyarlı hale getirmek için kapıyı açarak hücresel çoklu ilaç direnci (MDR) yollarını bozma yeteneğine sahiptir [4], [5]. Bununla birlikte, ilaç direnci, ilaç akış pompalarının (örn., P-glikoprotein, P-gp veya MDR1) aşırı ekspresyonunun bir sonucu olarak genellikle çoklu ve dinamik olarak edinilmiş MDR mekanizmalarını içerir; çok ilaca dirençli protein,  anti-apoptotik proteinler (örn., Bcl-2, survivin), onkogenler (örn., c-Myc) ve ilaç metabolizmasıdır. 
Bcl-2, çeşitli insan tümörlerinde aşırı eksprese edilir. Tümör oluşumu ve kemorezistansta yer alır  [6]. Kanser hücrelerinin apoptozunda, Bcl-2 protein ailesinin üyeleri, apoptozun kritik düzenleyicileridir ve apoptozu bloke etme yetenekleri yoluyla uzun süreli hücre sağkalımına katkıda bulunurlar [7]. Klinik olarak, Bcl-2 aşırı ekspresyonu kötü prognoz, standart kemoterapiye veya radyasyon tedavisine direnç ve kanser hücresinin hayatta kalması ile ilişkilidir. Bcl-2 aktivitesi, transkripsiyon, posttranslasyonel modifikasyonlar ve degradasyon dahil olmak üzere çeşitli mekanizmalar tarafından düzenlenir. Bcl-2 protein ailesi üyeleri arasında, Bcl-2 ve Bcl-xl aşırı ekspresyonunun, birkaç sitotoksik ilacın neden olduğu apoptoz başlangıcını geciktirdiği gösterilmiştir. Bcl-2 ekspresyonundaki azalmalar antikanser ilaçlara duyarlılığı indükler. Artan Bcl-2 ekspresyon seviyeleri, OC' de sisplatin, gastrik kanserinde 5 florourasil ve osteosarkom ve kondrosarkomda doksorubisin dahil olmak üzere farklı ilaçlara karşı direnç ile ilişkilendirilmiştir [8]. 
MDR'nin üstesinden gelmek için kullanılan başlıca nano taşıyıcı sınıfları; polimerik ve katı lipid nanopartiküller, lipozomlar, miseller, mezogözenekli silika nanopartiküller, dendrimerler ve nanoyapılı lipid taşıyıcılar bulunur [9]. Katyonik polimerler, dirençli kanser hücrelerini yeniden duyarlı hale getirmek için birden fazla terapötik madde yükleme ve aynı zamanda bu hücreleri kemoterapötik bir ajan ile tedavi etme kabiliyetine sahiptir. 
Hazırlanan tez önerisinde, Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından onaylanan β-siklodekstrin (βCD) ana taşıyıcı platform olarak kullanılarak oluşturulacak katyonik polimer ve PEG'den oluşan ve siRNA taşıyıcı nanoparçacık, ilaca dirençli yumurtalık kanseri hücrelerini sisplatine yeniden duyarlı hale getirmek ve böylelikle sisplatinin etkinliğini arttırmak için bir kombinasyon terapisi sağlamak üzere sisplatinle beraber verilerek etkinliği incelenecektir. pH'e duyarlı (DMAEMA), hidrofobik (HMA) ve RNA taşıyıcı katyonik trimetil aminoetilmetakrilat (TMAEMA) monomerleri çekirdek taşıyıcı olarak işlev gören βCD'nin birinci yüzünün yarısına tutturulacak diğer yarısına ise PEG tutturulması planlanmaktadır. Tasarlanan bu parçacıkla apoptoz ve hücresel alımın arttırılması düşünülmektedir.  βCD yapısı PEG ve katyonik polimer ile birleştirilecek ardından anti-Bcl2 siRNA ile kompleks oluşturup siplatin ile elde edilecek nanotaşıyıcı parcacığın in vitro olarak A2780 ve A2780-cis yumurtalık kanseri hücre hatları üzerinde etkinliği incelenecektir.

Abstract:
Ovarian cancer (OC) is the deadliest among all female reproductive cancers and the fifth leading cause of cancer deaths. Often known as the silent killer, OC is often undiagnosed and difficult to treat until it reaches an advanced stage due to its often vague symptoms. Treatment of patients with advanced stage OC usually includes cyto-reduction surgery and combination chemotherapy with cis-diamminedicloroplatin (II) (cisplatin) and paclitaxel.
When cisplatin is transported into cells, chloride ions dissociate from the positively charged platinum ion, which binds to cellular DNA, RNA and proteins and inhibits replication, transcription, translation, and DNA repair. According to the latest data of the American National Cancer Institute (NIH), cisplatin is used in a period of 10-20% of all cancer patients. Drug resistance decreases the effectiveness of cisplatin. The development of new strategies to overcome inherent and acquired resistance to chemotherapy is critical to the effective treatment of OC and other types of cancer.
Small interference RNA (siRNA) has the ability to disrupt cellular multidrug resistance (MDR) pathways by silencing related gene expressions and opening the door to reactivate cancer cells that have become resistant to anticancer drugs. However, drug resistance often involves multiple and dynamically acquired MDR mechanisms as a result of overexpression of drug flow pumps (eg, P-glycoprotein, P-gp, or MDR1); multidrug resistant protein, anti-apoptotic proteins (eg Bcl-2, survivin), oncogenes (eg c-Myc) and drug metabolism.
Bcl-2 is overexpressed in a variety of human tumors. It takes part in tumor formation and chemoresistance. In apoptosis of cancer cells, members of the Bcl-2 protein family are critical regulators of apoptosis and contribute to long-term cell survival through their ability to block apoptosis. Clinically, Bcl-2 overexpression is associated with poor prognosis, resistance to standard chemotherapy or radiation therapy, and cancer cell survival. Bcl-2 activity is regulated by a variety of mechanisms, including transcription, posttranslational modifications, and degradation. Among members of the Bcl-2 protein family, Bcl-2 and Bcl-xl overexpression has been shown to delay the onset of apoptosis caused by several cytotoxic drugs. Decreases in Bcl-2 expression induce sensitivity to anticancer drugs. Increased Bcl-2 expression levels have been associated with resistance to different drugs, including cisplatin in OC, 5 fluorouracil in gastric cancer, and doxorubicin in osteosarcoma and chondrosarcoma.
The main classes of nanocarriers used to overcome MDR are; polymeric and solid lipid nanoparticles, liposomes, micelles, mesoporous silica nanoparticles, dendrimers and nanostructured lipid carriers. Cationic polymers have the ability to load multiple therapeutic agents to re-sensitize resistant cancer cells and at the same time treat these cells with a chemotherapeutic agent.
In the thesis proposal, the cationic polymer and siRNA carrier nanoparticle consisting of cationic polymer and PEG to be formed by using β-cyclodextrin (βCD) approved by the US Food and Drug Administration (FDA) as the main carrier platform, resuscitate drug-resistant ovarian cancer cells to cisplatin and thus To provide a combination therapy to increase the efficacy of cisplatin, its efficacy will be studied by giving it together with cisplatin. It is planned that pH sensitive (DMAEMA), hydrophobic (HMA) and RNA carrier cationic trimethyl aminoethylmethacrylate (TMAEMA) monomers will be attached to half of the first side of βCD and PEG will be attached to the other half. It is thought to increase apoptosis and cellular uptake with this designed particle. The CD structure will be combined with PEG and cationic polymer, then the in vitro efficacy of the nano-carrier particle obtained with ciplatin by forming a complex with anti-Bcl2 siRNA on A2780 and A2780-cis ovarian cancer cell lines will be investigated.