Biyoteknolojik ilaç araştırmaları için prostat kanseri 3-boyutlu hücre kültürü ve ko-kültür modellerinin oluşturulması
Establishment of 3D-cell culture and co-culture models of prostate cancer for biotechnological drug development
Yazar: FERSU GÜL ASYA ÇALIŞIR
Danışman: DOÇ. DR. BİLGE DEBELEÇ BÜTÜNER
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Farmasötik Teknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Epitel-mezenkimal geçiş = Epithelial-mesenchymal transition ; Kanser =   ; Prostat = Prostate ; Prostat neoplazmları = Prostatic neoplasms ; Prostatit = Prostatitis

Özet:
Prostat kanseri, erkeklerde en yaygın ikinci kanser türü olup, dünya genelinde önemli bir sağlık sorunu teşkil etmektedir. Prostat kanseri hücrelerinin büyümesi ve yayılması üzerinde birçok biyolojik ve çevresel faktör etkili olmaktadır. Bu faktörler arasında tümör mikroçevresi ve enflamasyonun rolü giderek daha fazla önem kazanmaktadır. Enflamatuvar mikroçevre, kanser hücrelerinin proliferasyon, migrasyon ve metastaz yeteneklerini artırarak tümör progresyonunu destekleyebilir. Laboratuvar koşullarında enflamatuvar mikroçevrenin 3-boyutlu (3D) kültür ve ko-kültür modelleri geliştirilerek in vivo duruma en yakın şekilde temsil edilmesi ile kanserleşme mekanizmaları ve tümör progresyonu daha iyi anlaşılabilir. Moleküler mekanizmaları daha iyi anlaşılan ve in vivo ortamı daha iyi taklit eden modeller kullanılması, biyoteknolojik ilaçlarla yeni tedavi stratejilerinin geliştirilmesi açısından büyük önem taşımaktadır.
Bu çalışmanın amacı, biyoteknolojik ilaç araştırmalarında kullanılmak üzere, prostat kanseri hücre hatları kullanılarak 3D sferoid modelleri ve ko-kültür modellerinin oluşturulması, enflamatuvar mikroçevrenin bu modeller üzerindeki etkilerinin araştırılması ve nihai olarak bu modellerin ilaç araştırmalarında kullanılmasıdır. Bu kapsamda, öncelikle prostat kanseri ve normal prostat epiteli hücre hatları ile 3D sferoid modelleri oluşturulmuş daha sonra prostat kanseri hücre hatları myofibroblast hücreleri ile ko-kültür edilmiş ve bu modellerin optimizasyonu yapılmıştır. Daha sonra, enflamatuvar şartlandırılmış ortam uygulanarak hücrelerin epitel-mezenkimal geçiş (EMT) belirteçleri, proliferasyon, migrasyon ve anoikis dirençleri incelenmiştir.
Elde edilen bulgular, 3D prostat kanseri modellerinde iki boyutlu (2D) modele göre enflamatuvar mikroçevrenin EMT mekanizmalarında farklı hücresel yanıtlar oluşturduğunu göstermektedir. Ayrıca, ko-kültür modelinde myofibroblast hücreleri ile kültür edilen prostat kanseri hücrelerinde migrasyon yeteneklerinin arttığı ve enflamatuvar koşullarda bu etkinin daha belirgin olduğu görülmüştür.
Sonuç olarak, bu tez çalışmasında geliştirilen 3D hücre kültürü ve ko-kültür modelleri, prostat kanseri araştırmalarında tümör mikroçevresinin (TME) rolünü daha iyi anlamak ve yeni tedavi stratejileri geliştirmek için değerli bir araç sunmaktadır. Özellikle enflamatuvar mikroçevrenin kanser progresyonu üzerindeki etkilerinin anlaşılması, prostat kanserinin tedavisinde yeni hedeflerin belirlenmesine katkı sağlayabilir. Bu nedenle, geliştirilen modellerin ilaç araştırmaları ve kanser biyolojisi alanında yaygın bir şekilde kullanılabileceği düşünülmektedir.

Abstract:
Prostate cancer is the second most common cancer among men, and it is a major health problem worldwide. Many biological and environmental factors influence the growth and spread of prostate cancer cells. Among these factors, the role of the tumor microenvironment and inflammation is becoming increasingly vital. The inflammatory microenvironment may promote tumor progression by enhancing the ability of cancer cells to proliferate, migrate and metastasize. Developing 3D culture and co-culture models of the inflammatory microenvironment under laboratory conditions can provide a better understanding of carcinogenesis mechanisms and tumor progression by closely representing the in vivo situation. Utilizing models with a better grasp of molecular mechanisms and mimicking the in vivo environment more effectively holds great significance for developing new treatment strategies with biopharmaceutical drugs.
This study aims to develop 3D spheroid and co-culture models using prostate cancer cell lines for application in biotechnology drug research. The effects of the inflammatory microenvironment on these models will be investigated, and ultimately, these models will be used in drug research. Within this scope, 3D spheroid models were first created with prostate cancer and normal prostate epithelial cell lines. Subsequently, prostate cancer cell lines were co-cultured with myofibroblast cells, and these models were optimized. Afterwards, the cells' EMT markers, proliferation, migration, and anoikis resistance were analyzed by applying inflammatory conditioned medium.
The obtained findings indicate that the inflammatory microenvironment induces different cellular responses in EMT mechanisms within 3D prostate cancer models compared to the 2D model. Additionally, it was observed that the migration abilities of prostate cancer cells cultured with myofibroblast cells in the co-culture model increased, and this effect was more pronounced under inflammatory conditions.
In conclusion, the 3D cell culture and co-culture models developed in this thesis provide a valuable tool to better understanding the role of the tumor microenvironment in prostate cancer research and developing new treatment strategies. Understanding the effects of the inflammatory microenvironment on cancer progression may contribute to identification of new targets for the treatment of prostate cancer. Therefore, it is thought that the developed models can be widely used in drug research and the field of cancer biology.