Mide kanserine karşı 5-fluorourasil ve timokinon yüklü polikaprolakton tabanlı nanopartiküler taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi
Development of 5-fluorouracil and thymoquinone loaded polycaprolactone-based nanoparticle carrier systems against gastric cancer
Yazar: FADİME ÇETİN
Danışman: DOÇ. DR. EMRAH ŞEFİK ABAMOR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Mide kanseri şu an dünyada en ölümcül hastalıklardan biridir. Coğrafi etmenlere göre mide kanseri insidansında farklılıklar görülsede teşhisin ileri evrelerde yapılması ve sınırlı tedavi etkinliğinden dolayı hala ölüm oranları yüksektir. Mevcut tedavi yöntemlerini cerrahi, kemoterapötik rejimler ve kombinasyonları oluşturur. Kemoterapötik rejimlerin, sistemik toksik yan etkileri, düşük biyoyararlanımları ve gelişen ilaç dirençleri tedavi başarısını olumsuz etkileyen en önemli faktörlerdendir. Bu durumda sağkalımı ve tedavi başarısını iyileştirecek multidisipliner yeni yaklaşımların geliştirilmesi büyük bir önem arz etmektedir.
Bu çalışmada, kemoterapötik ilaçların tüm sistem üzerindeki toksik etkilerini azaltmak ve hedefe yönelik uzun süre salım sağlayabilecek etkili bir ilaç iletimi sistemi için yeni bir nanoboyutlu ilaç taşıma sisteminin geliştirilmesi hedeflenmektedir.  Bu çalışma kapsamında ileri evre mide kanseri birinci basamak kemoterapi rejimlerinde sıklıkla kullanılan 5-Fluorourasil (5-Fu) ve Nigella Sativa bitkisinin esas bileşenlerinden anti-tümör, antibakteriyel özellikleri kanıtlanmış olan Timokinon (TQ) moleküllerinin biyobozunur, biyouyumlu, FDA onaylı Polikaprolakton (PCL) polimerlerine enkapsülasyonu ile yeni nesil nanoformülasyonlar hazırlanmıştır. Geliştirilen bu sistem anti-kanser ajanların nanopartiküllere kapsüllenerek biyolojik sisteme verilmesine, ilacın toksik etkisinin azaltılmasına, stabilitelerinin ve biyoyararlanımlarının arttırılabilmesine olanak sağlamaktadır. Ayrıca kemoterapötik ajanlar doğal bileşikler ile kombinasyon halinde nanopartikül içerisine enkapsüle edilebilmektedirler. 
Bu çalışmada 5-Fu ve TQ bileşenleri tekli ve kombinasyon halinde çözücü buharlaştırma yöntemiyle PCL nanopariküllerine kapsüllenmiştir.  Sentezlenen polimerik nanopartiküllerin karakterizasyonu SEM, FTIR, UV-VIS, DLS analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Nanopartiküllerin antikanser etkinliği AGS Mide kanseri hücrelerinde, toksisite ve biyouyumluluk çalışmaları ise L929 Fibroblast hücrelerinde MTT yöntemi kullanılarak in vitro test edilmiştir. 
AGS mide kanseri hücre hattı üzerinde tek başına 5-FU, TQ ve 5-FU+TQ kombinasyonlarını içeren PCL nanopartiküllerinin farklı konsantrasyonları incelenmiş ve 5-FU+TQ PCL nanopartiküllerinin AGS hücreleri üzerindeki inhibe edici etkinliğinin tekli formülasyonlara göre daha yüksek olduğu görülmüştür. L929 Fibroblast hücreleri üzerinde denenen aynı konsantrasyonların ise toksik etkisinin bulunmadığı gözlemlenmiştir.
Bu çalışma kapsamında elde edilen sonuçlar ilaç ve ekstrakt yüklü polimerik nanopartikülerin mide kanseri hücrelerine karşı kayda değer bir terapötik etkinlik gösterdiklerini ortaya koymuştur. 
Bu sonuçlar aynı zamanda mide kanserinin tedavisinde ilaç ve ekstrakt yüklü polimerik nanopartiküllerin alternatif bir terapi olarak büyük bir potansiyele sahip olduğunu göstermektedir. 
Gelecekte yapılacak in-vivo çalışmalarda da olumlu sonuçların alınması durumunda yeni nesil bir antikanser ilaç adayının geliştirilmesi mümkün olacaktır.

Abstract:
Gastric cancer is currently one of the deadliest diseases in the world. Although there are differences in the incidence of gastric cancer according to geographical factors, mortality rates are still high due to the advanced stages of diagnosis and limited treatment efficacy. Current treatment modalities include surgery, chemotherapeutic regimens and combinations. Systemic toxic side effects, low bioavailability and developing drug resistance of chemotherapeutic regimens are the most important factors that negatively affect the success of treatment. In this case, it is of great importance to develop new multidisciplinary approaches that will improve survival and treatment success.
In this study, it is aimed to develop a new nanoscale drug delivery system for an effective drug delivery system that can reduce the toxic effects of chemotherapeutic drugs on the whole system and provide targeted long-term release. Within the scope of this study, 5-Fluorouracil (5-Fu), which is frequently used in advanced stage gastric cancer first-line chemotherapy regimens, and Thymoquinone (TQ) molecules, which are the main components of Nigella Sativa plant with proven anti-tumor, antibacterial properties, are biodegradable, biocompatible, FDA-approved Polycaprolactone (PCL). New generation nanoformülations have been prepared by encapsulation into polymers. This developed system allows anti-cancer agents to be encapsulated into nanoparticles and delivered to the biological system, to reduce the toxic effect of the drug, and to increase their stability and bioavailability. In addition, chemotherapeutic agents can be encapsulated into nanoparticles in combination with natural compounds. 
In this study, 5-Fluorouracil and Thymoquinone components were encapsulated into PCL nanoparticles by solvent evaporation method, either individually or in combination. The characterization of the synthesized polymeric nanoparticles was carried out by SEM, FTIR, UV-VIS, DLS analyses. The anticancer activity of nanoparticles was tested in AGS gastric cancer cells, and toxicity and biocompatibility studies were tested in L929 Fibroblast cells using the MTT method in vitro.
Different concentrations of PCL nanoparticles containing 5-FU, TQ and 5-FU+TQ combinations alone on the AGS gastric cancer cell line were examined and it was observed that the anticancer activity of 5-FU+TQ PCL nanoparticles was higher than single formulations. It was observed that the same concentrations tested on L929 Fibroblast cells did not have any toxic effects.
The results obtained within the scope of this study revealed that polymeric nanoparticles loaded with drugs and extracts showed remarkable therapeutic activity against gastric cancer cells. These results also show that drug and extract-loaded polymeric nanoparticles have great potential as an alternative therapy in the treatment of gastric cancer. If positive results are obtained in future in-vivo studies, it will be possible to develop a new generation anticancer drug candidate.