Kan dolaşımındaki tümör hücrelerinin uzaklaştırılması için lektin bağlı kriyojellerin geliştirilmesi
Development of lectin bound cryogens for removal of blood circulating tumor cells
Yazar: AYŞE FEYZA KELEŞ
Danışman: DOÇ. DR. IŞIK PERÇİN DEMİRÇELİK
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Hidroksietil metakrilat = Hydroxyethyl methacrylate ; Konkanavalin A = Concanavalin A ; Kriyojeller = Cryogels ; Lektinler = Lectins ; Neoplazm hücreleri = Neoplastic cells ; Neoplazm hücreleri-dolaşan = Neoplastic cells-circulating ; Sığır serum albümin = Bovine serum albumin

Özet:
Kanser, ölüm nedenleri sıralamasında ikinci sırada yer alan, buna bağlı olarak erken tanı ve tedavinin hayati önem taşıdığı bir hastalık grubudur. Klinikte gelecek vaad eden, bir yöntem olan sıvı biyopsi ile hastadan alınan basit bir kan örneği üzerinden, etkin bir şekilde gerçekleştirilen dolaşan tümör hücreleri (DTH) saptama, yakalama ve ayrıştırması yapılabildiği takdirde, kanserin profillendirilmesinin ve gidişat takibinin yapılabilmesini mümkün kılabilmektedir. Bu hedef doğrultusunda, pek çok farklı prensiplere sahip DTH ayrıştırma tekniği denenmiş ve teknolojiler geliştirilmiştir. Tez çalışması kapsamında, bulundukları birincil tümör bölgesinden ayrılarak dolaşıma karışan ve dolaşımda taşınarak uzak organ metastazına sebep olabilen DTH'lerini yakalayıp ayrıştırmak amacı ile; Concanavalin A (Con A) lektinini ligand olarak içeren, poli(2-hidroksietil metakrilat) PHEMA-BSA (sığır seum albümin) kriyojellerin kullanımına dayalı affinite sistemi geliştirilmiştir. Con A lektininin, MCF-7 ve MDA-MB-231 meme kanseri hücrelerinin, normal hücrelerden farklı olarak, değişen yüzey moleküllerini ve artan şeker yapısını etkin bir şekilde tanıma ve bağlanma özellikleri, bu çalışmadaki affinite kromatografisinin temelini oluşturmaktadır. Hedeflenen sistemin etkin bir şekilde çalışabilmesi adına, ideal kriyojel materyalinin seçilmesi büyük önem taşımaktadır. Bu amaçla; içeriğinde değişen BSA konsantrasyonları içermesi ve BSA'nın çapraz bağlayıcısı olan gluteraldehiti bulundurup bulundurmaması gibi değişkenlere bağlı olarak, farklı özelliklere sahip kriyojel grupları oluşturulmuştur. Söz konusu değişkenlerin kriyojellerin üzerinde yaptığı etkiler; çeşitli karakterizasyon analizleri olan şişme deneyleri, Taramalı elektron mikroskobu (SEM) görüntüleme, Mikro bilgisayarlı tomografi (Mikro-CT) ve Fourier dönüşümlü transform kızılötesi (FTIR) ve in-vitro hücre deneyleri olan tripan boyası ile hücre sayımı, 3-[4,5-dimetiltiazol-2-il]-difeniltetrazolyum bromür (MTT) ve hücreli örneklerde SEM görüntülemesi sonucunda elde edilen veriler ışığında, kriyojel gruplarının başarılarının birbirleri ile kıyaslanması yoluyla değerlendirilmiştir. Yapılan tüm deneysel çalışmaların ve analiz çalışmalarının sonunda (% 681.4 şişme oranı, % 77.6 makrogözenek miktarı, 1 gram polimer başına 4.478 mg Con A lektini bağlaması ve in-vitro deneylerde inkübasyon sürelerinde ortalama en fazla % canlılık oranına sahip), en başarılı kriyojel grubunun: yapısında en yüksek konsantrasyonda BSA'yı ve onun çapraz bağlayıcısı gluteraldehiti içeren, Con A bağlı, PHEMA-G-BSA100-ConA olduğu ortaya çıkmıştır. Geliştirilen bu sistem, özellikle metastatik karakterdeki bir meme kanseri hücre hattı olan MDA-MB-231 hücrelerini canlı bir şekilde başarıyla tutuklaması sayesinde, söz konusu kanser grupları ile kanser profillendirmesi, kanserin gidişatının belirlenmesi gibi çeşitli tanı ve tedavi çalışmalarında kullanım potansiyeli taşımaktadır.

Abstract:
Cancer is a group of diseases that ranks second in the list of causes of death and therefore early diagnosis and treatment are of vital importance. Liquid biopsy, which is a promising method in the clinic, makes it possible to profile the cancer and following its prognosis, if effective detection, capture and separation of circulating tumor cells (CTCs) can be performed on a simple blood sample taken from the patient. Cause of this goal, many different principles of CTC separation techniques have been tried and technologies have been developed. In this thesis study, with the aim of catching and separating CTCs that leave the primary tumor region, carried in the blood stream and cause metastasis: An affinity system based on poly(2-hydroxyethyl methacrylate) PHEMA cryogel containing Concanavalin A (Con A) lectin as ligand has been developed. The ability of Con A lectin, MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cells to effectively recognize and bind thanks to their changing surface molecules and increasing sugar structure, unlike normal cells, is the basis of the affinity chromatography in this study. In order for the affinity system to work effectively, the selection of the ideal cryogel material is great importance. For this purpose: Cryogel groups with different properties were created depending on variables such as varying bovine serum albumin (BSA) concentrations in its content and whether it contains glutaraldehyde, which is the crosslinker of BSA. The effects of these variables on cryogels; Comparison of the success of cryogel groups with each other in the light of data obtained as a result of various characterization analyzes (Swelling experiments, SEM imaging, Micro-CT and FTIR) and in-vitro cell experiments (cell counting with Trypan blue, MTT and SEM imaging in cellular samples). Evaluated through at the end of all experimental and analysis studies, the most successful cryogel group, so the ideal material is: PHEMA-G-BSA100-ConA with Con A bound, containing the highest concentration of BSA and its crosslinker glutaraldehyde in its structure. (Swelling rate of 681.4%, macropore amount of 77.6%, binding of 4.478 mg Con A lectin per 1 gram polymer, and having the highest average % viability in in-vitro experiments in incubation times). This developed system has the potential to be used in various diagnostic and therapeutic studies such as cancer profiling with these cancer groups.