Farklı core-shell yapısındaki süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıkların glioblastoma multiform (GBM) üzerindeki anti-kanser aktiviteleri
Anti-cancer activities of superparamagnetic iron oxide nanoparticles which have different core-shell structure in glioblastoma multiforme (GBM)
Yazar: TARIK ÖZTUZCU
Danışman: DOÇ. DR. SALİH GENCER ; DOÇ. DR. NURCAN DOĞAN BİNGÖLBALİ
Üsküdar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics
Dizin: Beyin neoplazmları = Brain neoplasms ; Metal nanopartiküller = Metal nanoparticles ; Neoplazm metastazları = Neoplasm metastasis ; Sfingolipidler = Sphingolipids ; İlaç tedavisi = Drug therapy

Özet:
Kanser, son yıllardaki ölümlerin büyük çoğunluğunda görülen ve sebebi henüz tam olarak çözülememiş hastalıklardandır. Onkoloji alanında, gliomalar nadir görülen bir hastalık olarak sınıflandırılsada, bu patolojinin ciddiyeti ve tedavi edilmesi güçlüğü nedeniyle önemli bir nöroonkoloji problemidir. GBM tedavisinin oldukça zorlu olmasının temel sebeplerinden biri tümör hücrelerinin çevredeki normal beyin dokusuna infiltrasyon nedeniyle çok agresiftir ve oldukça tekrarlayıcıdır. Bu, gliomaların var olan beyin hücrelerine sarılmış halde bulunması, ilaçlara dirençli kan-beyin bariyeri (BBB) nedeniyle sistemik tedavilere neredeyse erişilememesi gerçeğinden kaynaklanmaktadır. 
Bu çalışmada, farklı yüzey kaplamalarıyla hazırlanmış süperparamanyetik demir oksit nanoparçacıkların, LN229 ve T98G glioblastoma kanser hücreleri üzerindeki sitotoksik ve anti-invasiv etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Manyetik parçacığın boyutu ve şekli, 15 kV Philips-XL 30S-FEG taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve geçirimli elektron mikroskobu (TEM) FEI Tecnai G2 Spirit BioTwin kullanılarak karakterize edilmiştir. LN229, T98G ve L929 hücreleri artan konsantrasyonlarda SPION'lara  48 saat boyunca maruz bırakılmıştır.  Nanoparçacıkların hücreler üzerindeki sitotoksik etkileri hücre proliferasyon ölçümü temelini esas alan Cell Titer Glo kiti kullanılarak değerlendirilmiştir. SIPION'ların hücreler üzerinde göstermiş olduğu toksisite, hücre ölüm mekanizmalarında etkili olan seramid metabolizması ile ilişkilendirildi. Seramid sentaz-1 (CerS1) mRNA ifade düzeyi QPCR ile tespit edildi. Bunun yanında, nanoparçacıkların hücreler üzerinde gösterdiği anti invazyon etki scratch assay yöntemiyle analiz edilmiştir. Bütün bunlara ek olarak, nanoparçacıkların hücre içerisindeki lokalizasyonu geçirimli elektron mikroskobu kullanılarak görüntülendi. Bu kapsamda elde edilen veriler, farklı yüzey kaplamalarına sahip sentezlenmiş demir oksit nanoparçacıkların GBM tedavisi için umut verici bir potansiyele sahip olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Cancer is one of the diseases seen in the vast majority of deaths in recent years and the cause of which has not been fully resolved yet. Although gliomas are classified as a rare disease in the field of oncology, this pathology is an important neurooncological problem due to its severity and difficulty in treating. One of the main reasons why glioblastoma multiforme (GBM) treatment is quite challenging is that it is very aggressive and highly repetitive due to the infiltration of tumor cells into the surrounding normal brain tissue. This is due to the fact that gliomas are surrounded by existing brain cells, and systemic treatments are virtually inaccessible due to the drug-resistant blood-brain barrier (BBB).
In this study, it was aimed to investigate the cytotoxic and anti-invasive effects of superparamagnetic iron oxide nanoparticles with different core-shell structure upon LN229 and T98G glioblastoma cell lines. The size and shape of the magnetic particle was characterized using a scanning electron microscope (SEM) at 15 kV Philips-XL 30S-FEG and transmission electron microscopy (TEM) FEI Tecnai G2 Spirit BioTwin. LN229, T98G and L929 cells were exposed to increased concentrations of the superparamagnetic iron oxide nanoparticles (SPIONs) for 48 hours. Cytotoxic effects of nanoparticles upon the cells were evaluated using Cell Titer Glo kit, which works based on cell proliferation measurement. The toxicity of SIPIONs upon the cells was associated with ceramide metabolism, which is effective in cell death mechanisms. Ceramide synthase-1 (CerS1) mRNA expression level was determined by qPCR. In addition, the anti-invasive effect of nanoparticles upon the cells was analyzed by the scratch assay. Moreover, the localization of nanoparticles inside the cell was monitored using a transmission electron microscope. The data obtained in this context showed that synthesized iron oxide nanoparticles with different surface coatings have a promising potential for GBM treatment.