Nanoenkapsüle fitokimyasalların meme kanseri hücreleri üzerindeki etkisi
The effect of nanoencapsulated phytochemicals on breast cancer cells
Yazar: ARZU ÇAKIR
Danışman: DOÇ. DR. AYŞEGÜL ERDEMİR ÜSTÜNDAĞ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Fitokimyasallar = Phytochemicals ; Hesperidin = Hesperidin ; Kanser hücreleri =   ; Meme kanseri =   ; Nanopartiküller = Nanoparticles ; PLGA = PLGA

Özet:
Dünyada ve ülkemizde en sık görülen ve metastaz yeteneği yüzünden sağkalım oranı düşük olan kanser türlerinden biri meme kanseridir. Tanı ve tedavi açısından zorlayıcı olan bu kalıtsal hastalık için yıllardır çeşitli stratejiler geliştirilmektedir. Kemoterapi, radyoterapi ve cerrahi operasyon hastalığın tedavi seçenekleri olarak gösterilmektedir. Kemoterapi ilaçlarının sağlıklı hücreler üzerindeki zararları ve tedavi yetersizliği nedeniyle biyolojik ve fizyolojik aktivitesi yüksek olan bitki temelli doğal bileşiklerin kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır. Antikanser, antiviral, antioksidan, nöroprotektif, kardiyoprotektif gibi sayısız özelliğe sahip olmaları nedeniyle yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesi noktasında ilk tercih olmaktadırlar. Hücre geçirgenliğinin düşük olması, dolaşımda uzun süre kalamamaları, çevresel etkenlerden kolay etkilenmeleri gibi dezavantajlardan dolayı nanopartiküllere enkapsüle edilerek çalışılmaları dezavantajları ortadan kaldırmaktadır. Nanopartiküllerin bu noktada kontrollü salım yapması, terapötik hedefleme yapabilmesi, düşük dozlarda ilaç etkinliğini artırması yeni stratejiler umut vadetmektedir. Bu çalışmada, iki doğal bileşik olan turunçgillerin etken maddesi Hesperetin ile propolisin etken maddesi CAPE'nin literatürde ilk kez birlikte bir polimerik nanopartikül sistemi olarak PLGA nanopartikülleri içerisine enkapsülasyonunun gerçekleştirilerek MCF7 meme kanser hücre hattı üzerinde hücre canlılığına, hücre göçüne ve koloni oluşturma kapasitesi etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Hes ve CAPE bileşikleri tekli emülsiyon uçurma (w/o) yöntemi kullanılarak PLGA nanopartikülleri içerisine enkapsüle edilmiştir. Hesperetin için enkapsülasyon etkinliği ve ilaç yükleme kapasitesi sırasıyla %54,7 ve %16,4 olarak, CAPE için sırasıyla %60 ve %17,47 olarak hesaplanmıştır. Reaksiyon verimi ise %40 olarak bulunmuştur. Hes ve CAPE yüklü nanopartiküllerin karakterizasyonu için boyutları, zeta potansiyelleri, FT-IR spektrumları ve SEM analizi incelenmiştir. Sentezlenen nanopartiküllerin boyutları 183,93 nm, PDI değeri 0,147 olarak, zeta potansiyelleri -22,1 mV olarak belirlenmiştir. MCF7 meme kanseri hücre hattı üzerinde yapılan hücre canlılığına olan etkisinin değerlendirilmesi için MTT testi uygulanmış olup serbest Hes-CAPE ve HesCAPE-NP olarak sırasıyla IC50 değerleri 24. saat için 15,182 µg/ml ve 11,471 µg/ml, 48. saat için 10,754 µg/ml ve 7,782 µg/ml olarak bulunmuştur. Hücre göçüne olan etkisi yara iyileşmesi testiyle belirlenmiş olup nanopartiküle enkapsüle edilen etken maddelerin serbest formdaki uygulamasına kıyasla hücre göçünü azalttığı gösterilmiştir. Son olarak, HesCAPE-NP'nin serbest Hes-CAPE'ye oranla MCF7 hücrelerini koloni oluşturmada baskıladığı koloni formasyon testiyle kanıtlanmıştır. Çalışmalar sonucunda elde edilen bulgular değerlendirildiğinde, nanoenkapsüle etken maddelerin serbest forma kıyasla daha etkili antikanser etkilere sahip olduğu, kombine ilaç terapisi açısından yeni stratejiler geliştirilmesine yönelik yol gösterici olabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Breast cancer is one of the most common types of cancer, which has a low survival rate due to its ability to metastasize, in the world and in our country. Various diagnostic and treatment strategies have been developed for this hereditary disease for many years. Considering environmental and genetic factors, the number of cases is expected to increase even more in the following years. Mainly chemotherapy, radiotherapy and surgical operation are shown as treatment options for the cancer. Due to the damage of chemotherapy drugs on healthy cells and the lack of treatment, the use of plant-based natural compounds with high biological and physiological activity has begun to become widespread. Due to their numerous properties such as anticancer, antiviral, antioxidant, neuroprotective, cardioprotective, they are the first choice for the development of new treatment strategies. Encapsulation into nanoparticles eliminates some disadvantages such as low cell permeability, inability to stay in circulation for a long time, easy exposure to environmental factors. New strategies are promising if nanoparticles provide controlled release, perform therapeutic targeting and increase drug efficiency at low doses. In this study, two natural compounds, which are Hesperetin and CAPE, encapsulated into PLGA nanoparticles for the first time together, and studied on breast cancer cell line MCF7 to investigate cell viability, cell migration and colony formation capacity. Hes and CAPE compounds were encapsulated into PLGA nanoparticles using single emulsion (w/o) method. The encapsulation efficiency and drug loading for hesperetin were calculated as 54.7% and 16.4%, respectively, and for CAPE as 60% and 17.47%, respectively. The reaction yield was found to be 40%. For the characterization of Hes and CAPE charged nanoparticles, their sizes, zeta potentials, FT-IR spectra and SEM analysis were studied. The sizes of the synthesized nanoparticles were determined as 183,93 nm, the PDI value was determined as 0.147, and the zeta potentials were determined as -22.1 mV. The MTT test was applied to evaluate cell viability, and IC50 values as for Hes-CAPE and HesCAPE-NP, respectively, were 15,182 µg/ml and 11,471 µg/ml for 24h, 10,754 µg/ml and 7,782 µg/ml for 48h. Its effect on cell migration was determined by wound healing test and it was shown that it reduces cell migration compared to the free form application of Hes and CAPE. Lastly, it has been proven by colony formation test that HesCAPE-NP suppresses MCF7 cells in colony formation compared to free Hes-CAPE. As a result of the studies, it has been shown that nanocapsulated Hes and CAPE substances have more effective anticancer effects compared to free form of them and may be a guide for the development of new strategies in terms of combined drug therapy.