Kolorektal kanserlerde metastazı kontrol eden post-genomik süreçler
Post-genomic processes that control colorectal cancer metastasis
Yazar: GİZEM ÇALIBAŞI KOÇAL
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN BASKIN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Onkoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Onkoloji = Oncology
Dizin: Genom = Genome ; Hücre kültürü = Cell culture ; Kolorektal neoplazmlar = Colorectal neoplasms ; Mikroçipler = Microchip ; Neoplazm metastazları = Neoplasm metastasis ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Tıbbi onkoloji = Medical oncology

Özet:
Kanserin oluşumu ve metastatik fenotip kazanarak ilerlemesi, sadece genetik mutasyonların oluşumuna bağlı olmayan kompleks bir süreçtir. Peritoneal sıvı akışları, sıvı gerilimleri, mikroçevrenin asiditesi veya aşırı proliferasyon gösteren tümör kitlesinin etkisiyle değişen anormal intertisyel sıvı paternleri gibi tümör mikroçevresinin fiziksel özellikleri, kanser hücresinin proliferasyonu, immün sistemden kaçışı, epitelyal-mezenşimal transisyon ve metastaz gibi patofizyolojik fonksiyonları etkilemektedir. Tümör mikroçevresinin fiziksel parametreleri ile değişiklik gösteren fenotipik değişiklikler mikrofluidik sistemler ile hedeflenebilmektedir. Bu araştırmanın amacı, mikrofludik kültür teknikleri kullanarak vücuttaki sürekli sıvı akışının ve sıvı geriliminin kolorektal kanserin metastatik davranışı üzerine olan etkisini post-genomik düzeyde anlamaktır. Çalışmada, sürekli sıvı akışına maruz kalan kolorektal kanser hücreleri (HCT-116 ve HT-29) üzerinde E-kaderin, N-kaderin ve vimentin belirteçlerine ait boyamalar ile epitelyal ve mezenşimal fenotipler karakterize edildi. Sürekli sıvı akışının etkisiyle istatistiksel olarak anlamlılık göstren transkriptom ve miRNA analiz sonuçları ile hedef molekül ve yolak analizleri gerçekleştirildi. Sürekli sıvı akışına maruz kalan kolorektal kanser hücrelerinde, E-kaderin ekpresyonundaki azalma, N-kaderin ve vimentin ekpresyonundaki artış (p 0.05) ile EMT-benzeri fenotip gösterildi. Sürekli sıvı akışının ve sıvı gerilimin etkisiyle değişim gösteren miRNA ve mRNA ekspresyon profilleriyle gerçekleştirilen gen ontolojianalizlerinde, anjiyogenez, apoptoz ve antijen sunumu proseslerinin EMT ile indüklenen metastazı destekleyecek şekilde değiştiği saptandı. Sürekli sıvı akımıyla dinamizm kazanan mikroçevre, epitelyal-mezenşimal transisyon, anjiyogenez, apoptozun düzenlenmesi ve antijen sunumu gibi kanserin ilerlemesini sağlayan fonksiyonları etkilemektedir. Hücrenin biyolojik süreçlerine etki ederek terapötik sonuçları da etkileyebilme yetisi olan intertisyel sıvı akışı ve sıvı gerilimin her kanser tipine bağlı olarak sebep olduğu değişiklikler ve bunlara at moleküler mekanizmalarının açığa çıkarılması ile potansiyel terapötik hedeflerin oluşması söz konusudur.

Abstract:
The formation and progression of cancer with a metastatic phenotype, have a complex matter, which is not simply based upon genetic mutations. Dynamic physical conditions, such as peritoneal fluid flow, shear forces, asidity of microenvironent or aberrant interstitial fluid flow patterns driven by un-controlled tumor bulk; impose significant pathophysiologic functions, such as proliferation, immune-escaping, epithelial-mesenchymal transition and metastasis. Hence novel microfluidic strategies can target phenotypic changes driven by physical parameters of tumor microenvironment. The aim of this study, to understand the effect of continuous fluid flow on metastatic behaviour of colorectal cancer cells in terms of post-genomic regulations. First, we characterized the epithelial and mesenchymal phenotypes (with E-cadherin, N-cadherin and Vimentin markers) of colorectal cancer cells (HCT-116 and HT-29) under continuous flow. Target prediction and pathway analysis were further performed to better understand the effect of continuous flow at trancriptome and miRNA level. Cancer cells under flow condition demonstrated EMT-like phenotype, with a statistically significant decrease in E-cadherin and increase in N-cadherin and vimentin  expressions. It was observed with mRNA and miRNA expression profiles analysed by bioinformatic analysis; angiogenesis, apoptosis and antigen presentation proceses were altered by the effect of continuous fluid flow and shear stress in support of EMT-induced metastasis. Continuous fluid flow driven dynamic microenvironment, affects main processes of cancer cell such as epithelial-mesenchymal transition, angiogenesis, apoptosis and antigen presentation. Although the effects of interstitial fluid flow, that can effect the biological behaviour of cancer cell and therapeutic results; is not fully understood; determination of interstitial fluid flow driven alterations and mechanisms can be positive therapeutic targets.