PARP ve PLK1 ikili inhibisyonunun MCF-7 ve MDA-MB-231 meme kanserli hücre hatlarına karşı etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of PARP and PLK1 co-inhibition against n MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines
Yazar: ÖZLEM GÖK
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH ASLAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ RAMAZAN GÜNDOĞDU
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics
Dizin: DNA hasarı = DNA damage ; Hücre kültürü = Cell culture ; Meme kanseri =   ; Olaparib = Olaparib

Özet:
Moleküler biyolojinin gelişmesiyle birlikte araştırmacılar, DNA hasarı onarım yollarını hedef alan ilaçların geliştirilmesinin kanseri tedavi etmenin etkili yollarından biri olduğunu belirlemişlerdir. Çünkü bu tür hedef ilaçlar sadece anti-kanser etkinliği göstermekle kalmaz, aynı zamanda kanser hücrelerinin geleneksel kemoterapötik ilaçlara, özellikle de DNA'ya zarar vererek kanser hücrelerini öldüren ilaçlara duyarlılığını arttırmaktadır. Küçük moleküller, ilaç direncinin üstesinden gelmek ve kanser hastalarının prognozunu ve hayatta kalma oranını iyileştirmek için anti-kanser ajanları olarak görev yapmakta ve böylece kanserler için potansiyel yeni tedaviler sunmaktadır. Geleneksel kemoterapi ilaçlarıyla karşılaştırıldığında etkinlik ve güvenlik açısından avantajları nedeniyle, hedefe yönelik terapötik ilaçlar ana kanser tedavileri haline gelmiştir. Tez çalışmamız PARP inhibitörü olaparib ve PLK1 inhibitörü BI-2536 ilaçlarının MCF-7 ve MDA-MB-231 meme kanseri hücre hatlarındaki tedavi yanıtlarının daha iyi anlaşılmasını sağlayan hücresel bileşenlerin tespit edilmesine ve takip eden çalışmalarda moleküler mekanizmalarının anlaşılmasına dayanmaktadır. Bu amaçla gerçekleştirdiğimiz çalışmalarda MCF-7 ve MDA-MB-231 meme kanseri hücre hatları kullanarak PLK1 aktivitesinin meme kanseri hücrelerinin canlılığı, MCF-7, U2OS ve MDA-MB-231 meme kanseri hücrelerinde olaparib ve BI-2536 kombinasyon tedavisinin koloni sağ-kalımı ve kanser hücre migrasyonuna olan muhtemel etkileri araştırılmıştır. MCF-7 ve MDA-MB-231 meme kanseri hücrelerinde olaparib ve BI-2536 moleküllerinin mono ve kombinasyon tedavileri DNA hasarı, hücre döngüsü ve apoptotik sinyal yolaklarındaki proteinlerin ekspresyon düzeylerine Western blotlama yöntemiyle bakılmıştır. RNA interferans teknolojisi kullanılarak eksprese edilen BRCA2 ifadesi engellenmiş ve Western blotlama analizi ile MCF-7 ve U2OS meme kanseri hücre hatlarında BRCA2 gen ekspresyonundaki manipülasyon tespit edilmiştir. BRCA2-efektif ve BRCA2-defektif MCF-7 hücrelerinde hücrelerin canlılığı ve koloni sağ-kalımı belirlenmiştir. Ayrıca olaparib ve BI-2536 bileşiklerin proteinler ile moleküler etkileşimleri moleküler docking analizleri ile tespit edilmiştir. Elde ettiğimiz sonuçlar; MCF-7 ve MDA-MB-231 meme kanseri hücrelerinde olaparib ve BI-2536 moleküllerinin kombinasyon tedavisinin meme kanseri hücrelerinin hücre canlılığını azalttığı ve koloni sağ-kalımlarını baskıladığını göstermektedir. MCF-7 ve MDA-MB-231 meme kanseri hücrelerinde olaparib ve BI-2536 kombine tedavinin ilgili bireysel tedavilere kıyasla daha fazla DNA hasarına neden olarak sinerjik sitotoksik etki gösterdiği tespit edilmiştir. Sonuç olarak, meme kanser hastalarında artan PLK1, p53, p21, γH2AX, Nrf-2, Cyclin E, A ve B1 ekspresyonu ile azalan HER-2, NF-κB ve Cyclin D1 ekspresyonu dikkate alındığında PLK1 inhibisyonunun PARP inhibitörlerinin anti-kanser kapasitesini arttırma potansiyeline sahip olabileceği saptanmıştır.

Abstract:
Development with of the molecular biology, researchers have determined that the development of drugs that target DNA damage repair pathways is one of the effective ways to treat cancer. Because such targeted drugs not only show anti-cancer activity, but also increase the sensitivity of cancer cells to traditional chemotherapeutic drugs, especially drugs that kill cancer cells by damaging DNA. Small molecules serve as anti-cancer agents to overcome drug resistance and improve the prognosis and survival of cancer patients, thus offering potential new treatments for cancers. Due to their advantages in efficacy and safety compared with traditional chemotherapy drugs, targeted therapeutic drugs have become mainstream cancer treatments.Our thesis is based on identifying cellular components that provide a better understanding of the treatment responses of the PARP inhibitor olaparib and PLK1 inhibitor BI-2536 drugs in MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines, and understanding their molecular mechanisms in subsequent studies. For this purpose, we conducted studies using MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cell lines to determine the effect of PLK1 activity on the survival of breast cancer cells, and the effect of olaparib and BI-2536 combination therapy on colony survival in MCF-7, U2OS and MDA-MB-231 breast cancer cells and its possible effects on cancer cell migration were investigated. Mono and combination treatments of olaparib and BI-2536 molecules in MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cells expression levels of proteins in DNA damage, cell cycle and apoptotic signaling pathways were examined by Western blotting method. BRCA2 expression was blocked using RNA interference technology, and manipulation of BRCA2 gene expression was detected in MCF-7 and U2OS breast cancer cell lines by Western blotting analysis. Cell viability and colony survival were determined in BRCA2-effective and BRCA2-defective MCF-7 cells. In addition, the molecular interactions of olaparib and BI-2536 compounds with proteins were determined by molecular docking analyses. The results we obtained shows that the combination treatment of olaparib and BI-2536 molecules in MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cells reduces the cell viability of breast cancer cells and suppresses their colony survival. It was determined that olaparib and BI-2536 combined treatment showed a synergistic cytotoxic effect in MCF-7 and MDA-MB-231 breast cancer cells, causing more DNA damage compared to the respective individual treatments. In conclusion, considering the increased PLK1, p53, p21, γH2AX, Nrf-2, Cyclin E, A and B1 expression and decreased HER-2, NF-κB and Cyclin D1 expression in breast cancer patients, PLK1 inhibition may increase the anti-cancer capacity of PARP inhibitors has been found to have potential.