HT-29 insan kolon adenokarsinom modelinde modifiye edilmiş bir biyoaktif fitokimyasal yapının terapötik etkinliğinin In Vitro değerlendirilmesi
In Vitro evaluation of the therapeutic efficacy of a modified bioactive phytochemical structure in the HT-29 human colon adenocarcinoma model
Yazar: SİNEM ÇALIN
Danışman: PROF. DR. İLKER DIBIRDIK
Trakya Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Flüorourasil = Fluorouracil ; Oksaliplatin = Oxaliplatin

Özet:
Giriş ve Amaç: 
Kolorektal kanser (KRK), Dünya'da en yaygın görülen üçüncü kanser ve en yüksek ölüm oranına sahip dördüncü kanser türüdür. KRK insidansı istikrarlı bir şekilde artmaktadır. Kullanılan kemoterapötik ilaçların ciddi yan etkileri ve bu ilaçlara karşı çoklu ilaç direncinin gelişmesi tedavinin yetersiz kalmasına sebep olmaktadır. Bu nedenle kanser hücrelerine birçok yolak üzerinden anti-kanserojenik etki gösterebilen, minimal toksisiteye sahip ve kolayca modifiye edilebilir doğal biyoaktif bileşikler kullanılarak yeni ilaç adaylarının geliştirilmesi önem kazanmıştır. Tezimiz, doğal biyoaktif fitokimyasal bileşikler glikozamin, kurkumin ve gallik asidi kullanarak anti-kanser etkili mevcut tedaviye alternatif ilaç adayı öncü madde geliştirmeyi amaçlamıştır.
Gereç ve Yöntemler: 
Kurkumin, gallik asit ve glikozamin kullanılarak hibrit yapıya sahip yeni biyoaktif molekül türevleri olan SI-1 ve GK-1 sentezlenmiş, 1H-NMR, FTIR ve LC/MS analizleri ile yapı karakterizasyonları yapılmıştır. Moleküllerimizin, KRK tedavisinde kullanılan oksaliplatin (OX), 5-fluorourasil (5-FU) ve kombine formu FOLFOX'a karşı anti-kolon kanser fonksiyonu HT-29 hücreleri kullanılarak MTT deneyleri ile incelenmiş ve GraphPad Prism-8 ile IC50 değerleri elde edilmiştir. Takibinde sentezlediğimiz kimyasallar FOLFOX'un bileşenleri olan OX ve 5-FU ile kombine edilerek MTT verileri değerlendirilmiştir. Kombinasyonlar içindeki etkileşimler Chou-Talalay metoduna göre CompuSyn Software aracılığıyla yorumlanmıştır.
Bulgular: 
Yapı analiz sonuçları SI-1 ve GK-1'in başarıyla sentezlendiğini doğrulamış, MTT analizleri ise anti-kolon kanser etkiye sahip olduklarına işaret etmiştir. 48 ve 72 saatlik inkübasyon sonucunda IC50 değerleri sırasıyla SI-1 için 333 µM ve 56,65 µM, GK-1 için 314,5 µM ve 178,8 µM, 5-FU için 419,7 µM ve 143,8 µM ve OX için ise 26,11 µM ve 16,76 µM olarak bulunmuştur.  İlaveten deneylerimiz SI-1 ve GK-1 ile 5-FU ve OX kombinasyonlarının HT-29 hücrelerinin proliferasyonlarını inhibe etme oranlarının konvansiyonel terapötik FOLFOX'tan daha etkin olduğunu vurgulamıştır. CompuSyn analizleri, FOLFOX bileşenleri 5-FU ve OX'un çoğunlukla antagonistik ilişkisine işaret ederken, SI-1 ve GK-1'nin 5-FU ve OX ile kombinasyonları büyük çoğunlukla sinerjetik etkileşim göstermiştir. 
Sonuç: 
Ürünlerimiz SI-1 ve GK-1, in vitro insan kolon adenokarsinom HT-29 hücreleri üzerinde sitotoksik etki göstererek proliferasyonlarını baskılamıştır. Ürünlerimiz konvansiyonel terapötik FOLFOX'un bileşenleri olan OX ve 5-FU ile ayrı ayrı kombine edildiğinde, kanser hücre proliferasyonunu baskılama yeteneklerinin FOLFOX'tan daha etkin olduğu bulunmuştur. Deneylerimiz özgün kimyasal yapılarımız SI-1 ve GK-1'in insan anti-kolon kanser fonksiyonlu ilaç adayı öncü molekül olarak eşsiz potansiyellerini ortaya koymuştur.
Anahtar kelimeler: Kolon kanseri, ilaç keşfi, 5-fluorourasil, oksaliplatin, FOLFOX

Abstract:
Background and Aim: 
Colorectal cancer (CRC) ranks third globally in cancer incidence and fourth in cancer-related mortality, with its prevalence on the rise. Chemotherapeutic drugs' severe side effects and the emergence of multi-drug resistance hinder treatment efficacy. Hence, developing novel drug candidates from natural bioactive compounds capable of multi-pathway anti-carcinogenic effects with minimal toxicity is imperative. Our thesis aims to create precursor molecules for alternative anti-cancer drugs using bioactive phytochemicals like glucosamine, curcumin, and gallic acid.
Material and Methods: 
Hybrid bioactive molecules SI-1 and GK-1, which are derivatives of phytochemicals curcumin, gallic acid, and glucosamine, were synthesized and structurally characterized using 1H-NMR, FTIR, and LC/MS analyses. The anti-colon cancer function of our molecules against oxaliplatin (OX), 5-fluorouracil (5-FU), and the combination therapy FOLFOX, commonly used in CRC treatment, was investigated using MTT assays with HT-29 cells. IC50 values were obtained using GraphPad Prism-8. Additionally, the synthesized chemicals were combined with OX and 5-FU, the components of FOLFOX, and MTT data were evaluated. The interactions within the combinations were interpreted using the Chou-Talalay method via CompuSyn Software.
Results: 
Structural analysis confirmed SI-1 and GK-1 synthesis success, and MTT assays demonstrated their anti-colon cancer properties. IC50 values after 48 and 72 hours were as follows: SI-1, 333 µM and 56.65 µM; GK-1, 314.5 µM and 178.8 µM; 5-FU, 419.7 µM and 143.8 µM; OX, 26.11 µM and 16.76 µM, respectively. Our experiments also revealed that the combinations of SI-1 and GK-1 with 5-FU and OX inhibited the proliferation of HT-29 cells more effectively than the conventional therapeutic FOLFOX. CompuSyn analyses indicated that while the components of FOLFOX, 5-FU, and OX mostly exhibited an antagonistic relationship, the combinations of SI-1 and GK-1 with 5-FU and OX predominantly displayed synergistic interactions.
Conclusion:
Our products, SI-1 and GK-1, exhibited cytotoxic effects on in vitro human colon adenocarcinoma HT-29 cells, suppressing their proliferation. When our products were separately combined with the components of the conventional therapeutic FOLFOX, OX, and 5-FU, it was found that their abilities to suppress cancer cell proliferation were more effective than FOLFOX. Our experiments have highlighted the unique potentials of our original chemical structures, SI-1 and GK-1, as promising precursor molecules for human anti-colon cancer drugs.
Keywords: Colon cancer, drug discovery, 5-fluorouracil, oxaliplatin, FOLFOX