Selüloz asetat kapsüllenmiş bodıpy türevli fotoduyarlaştırıcının fotodinamik antikanser aktivitelerinin araştırılması
Investigation of photodynamic anticancer activities of a cellulose acetate encapsulated bodipy derived photosensitizer
Yazar: KÜBRA ECE COŞKUNER
Danışman: DOÇ. DR. SURAY PEHLİVANOĞLU
Necmettin Erbakan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Biyoloji = Biology ; Onkoloji = Oncology
Dizin: Antikanser = Anticancer

Özet:
Kanser, Dünya Sağlık Örgütü'nün verilerine göre milyonlarca insanın ölümüne sebep olan genetik bir hastalıktır. Günümüzde, çeşitli tedavi yöntemleri geliştirilmesine rağmen görülme sıklığı artmaya devam etmektedir. Kanser tedavisinde uygulanan konvansiyonel yöntemler metastatik olmayan küçük tümörlerde başarı sağlayabilmektedir. Ancak kemoterapötik tedaviler ciddi yan etkilere neden olabilmekte ve istenmeyen sonuçlara yol açabilmektedir. Ayrıca, kanser hücrelerinin kemoterapiye direnç geliştirmesi sonucunda tedavi başarısı düşmekte ve bu da hastalığın nüksü ile sonuçlanabilmektedir. Son zamanlarda fotodinamik tedavi yöntemi kanser tedavileri için umut vaadetmektedir. Fotodinamik tedavi; ışık kaynağı, ışığa duyarlaştırıcı ajan ve oksijenin birlikteliğinde çalışan bir yöntemdir. Fotodinamik kanser tedavisi, cerrahi işlem gerektirmemesi, tekrarlanabilir olması ve tedavide kullanılan fotoduyarlaştırıcı maddelerin doz aşımı tehlikesinin olmaması nedenleriyle birçok avantaja sahiptir. Bu bakımdan işlevsel ve güvenilir bir yöntem olarak görülmektedir. 
Tez çalışmamızda, BODIPY çekirdeği kullanılarak yeni sentezlenmiş fotoduyarlaştırıcı potansiyeli olan molekülün, melanoma SK-MEL-30, kolorektal karsinoma HT29 ve kontrol olarak sağlıklı fibroblast L929 hücre hatları üzerindeki antikanser etkilerinin araştırılması amaçlandı. Bu bağlamda, BODIPY temelli fotoduyarlaştırıcı molekülün, bu molekülün selüloz asetat ile kapsüle edilmiş formunun ve boş selüloz asetat kapsüllerinin hücreler üzerindeki in vitro etkileri incelendi. Deneysel çalışmamızda moleküllerin sitotoksik etkileri MTT yöntemi ile, apoptotik etkileri Annexin V-FITC kiti kullanılarak akım sitometri yöntemi ile ve ROS miktar tayinini DCFDA kiti ile analiz edildi. Muamele edilen hücrelerin koloni oluşturma kabiliyetleri koloni formasyon deneyi ile belirlendi. BODIPY ile muamele edilen kanser hücrelerinin sağlıklı fibroblastlara kıyasla, özellikle SK-MEL-30 melanoma hücrelerinde, yaklaşık 7-kat yüksek toksik etkilere, %33 oranında total apoptozis düzeyinde artışa, ayrıca özellikle HT29 hücrelerinde, yaklaşık 2.6-kat hücre içi ROS artışına neden olduğu belirlendi. Muamele edilen hücrelerin koloni oluşturma kabiliyetlerinin anlamlı düzeyde azaldığı belirlendi. L929 hücrelerine göre, HT29 hücrelerinin koloni oluşturma kabiliyeti yaklaşık 2.2-kat, SK-MEL-30 hücrelerinin ise yaklaşık 5.3-kat azaldığı belirlendi.  
Tez çalışmamızın sonucunda, BODIPY-aracılı fotodinamik tedavi yönteminin ilaca dirençli SK-MEL-30 ve HT29 hücre hatlarında hücre içi ROS miktarının artışına bağlı olarak sitotoksisiteye ve apoptotik hücre ölümüne neden olduğunu belirledik. Bu bulgular ışığıda, selüloz asetat ile enkapsüle edilmiş BODIPY moleküllerinin melanoma ve kolorektal karsinoma'ya karşı etkili bir ajan olarak kullanılabileceğini ileri sürmekteyiz.   

Anahtar Kelimeler: Anti-kanser etkiler, Fotodinamik tedavi, Kolorektal karsinoma, Melanoma, Reaktif oksijen türevleri.

Abstract:
According to the World Health Organization, cancer is a genetic disease leading cause of deaths worldwide. Although various treatment modalities, the cancer incidence continues to increase. Conventional cancer treatment options can be successful in small non-metastatic tumors. However, chemotherapeutic treatments can cause serious side effects and lead to undesirable morbidities. In addition, treatment success decreases as a result of chemoresistance, and this causes recurrence of the cancer. Recently, photodynamic therapy shows promise for cancer treatment. Photodynamic therapy is a method that works together with a light source, a photosensitizing agent and oxygen. Photodynamic cancer treatment has many advantages, because it does not require surgical procedure, its recursiveness, and does not have the danger of overdose of the used  photosensitizers. In this respect, it could be assumed as a functional and reliable therapeutic method. 
In this thesis, it was aimed to investigate the anticancer effects of the newly synthesized photosensitizer potential molecule using the BODIPY core on melanoma SK-MEL-30, colorectal carcinoma HT29 and healthy fibroblast L929 cell lines as a control. In this context, the in vitro effects of BODIPY-based photosensitizer molecule, its encapsulated form with cellulose acetate and empty cellulose acetate capsules were investigated. In our experimental study, cytotoxic effects of molecules were analyzed by MTT method, apoptotic effects were analyzed by flow cytometric analysis using Annexin V-FITC kit, and ROS quantification was performed with DCFDA kit. Colony forming ability of treated cells was determined by colony formation assay. The treated cancer cells with BODIPY caused approximately 7-fold higher toxic effects, increased apoptotic effects by 33% on SK-MEL-30 cells, and an approximately 2.6-fold increase in intracellular ROS amount, particularly in HT29 cells, compared to healthy fibroblasts. It was determined that the colony forming ability of the treated cells was significantly reduced. Compared to L929 cells, the colony formation ability was decreased approximately 2.2-fold in HT29 cells,  and  approximately 5.3-fold in SK-MEL-30 cells .
As a result of this study, we determined that BODIPY-mediated photodynamic therapy causes cytotoxicity and apoptotic cell death due to the increase in the amount of intracellular ROS in drug resistant SK-MEL-30 and HT29 cell lines. In the light of these findings, we suggest that BODIPY molecules encapsulated with cellulose acetate can be used as an effective agent against melanoma and colorectal carcinoma.

Keywords: Anti-cancer effects, Colorectal carcinoma, Melanoma, Photodynamic therapy, Photosensitizer, Reactive oxygen species.