3D in vitro ko-kültür modelinde osteosarkom-tümör mikroçevre ilişkisi
Osteosarcoma tumor microenvironment relationship in 3D in vitro co-culture models
Yazar: TUĞBA UYSAL
Danışman: DOÇ. DR. YASEMİN BASKIN
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Temel Onkoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Onkoloji = Oncology
Dizin: Hipoksi = Hypoxia ; Kemik iliği = Bone marrow ; Kök hücreler = Stem cells ; Mikroçevre = Microenvironment ; Neoplazm metastazları = Neoplasm metastasis ; Neoplazmlar = Neoplasms ; Osteosarkom = Osteosarcoma ; Üç boyutlu modeller = Three dimensional models ; İn vitro = In vitro

Özet:
Mikroçevre, tümör dokusu içindeki kanser hücresi olmayan hücre yapılarını tanımlar.
Bu alanda fibroblastlar, immün hücreler, sinyal molekülleri, ekstrasellüler matrix (ECM), bağ
doku, integrinler ve sitokinler mevcuttur. Mikroçevre; tümörün anjiyogenezinde, invazyon ve
migrasyonunda, ilaç direncinde ve tüm bunların sonucunda tümör progresyonunda aktif rol
oynar. Tümörün invazyonu ve migrasyonuna tümör hücresinin fenotipik ve genotipik
değişiklikleri kadar sitokinler ve kemokinler de katkıda bulunur. Bu araştırmanın amacı; doku
özelliğini daha iyi yansıttığı bilinen 3-boyutlu (3D) in vitro osteosarkom kanser modelinde,
stroma kanser hücresi cross- talk'unu mimetize eden farklı mikroçevreler yaratarak özellikle
kemik iliği-kaynaklı mezenşimal kök hücrelerinin (BMSCs), normoksi ve hipoksi
koşullarında tümör davranışı üzerine etkilerini araştırmaktır. Çalışmada, kemik iliği-kökenli
mezenkimal kök hücrelerle osteosarkoma hücreleri normoksik ve hipoksik koşullarda bir
arada kültüre edilerek, mikroçevre cross-talk'u bağlamında laboratuvarımızda modellenmiştir.
İnvazyon-migrasyon etkileri xCELLigence DP (ACEA, Biosciences, San Diego) gerçek
zamanlı hücre analiz sistemi kullanılarak ölçülmüştür. 2D ve 3D ko-kültürler
karşılaştırıldığında, 3D ko-kültürde hücrelerin invazyon-migrasyon oranının 2D'ye göre
anlamlı oranda arttığı saptanmıştır. Ayrıca osteosarkomda hipoksik koşulların normoksik
koşullara göre invazyon-migrasyonu artırdığı; özellikle 3D ortamda bu durumun daha fazla
uyarıldığı gösterilmiştir. Literatürde ve klinik uygulamada osteosarkomlu hastaların
prognostik değerlendirmesi klinik parametrelerle sınırlı olmakla birlikte, metastaza yön veren
tümör agresifliğinin moleküler belirteçleri henüz kesin olarak tanımlanmamıştır. Bu nedenle
tümör davranışını öngören moleküler biyobelirteç çalışmalarına gerek duyulmaktadır. Bu
açıdan 3D ko-kültür çalışmalarının in vivo tümör yapısını ve mikroçevre ilişkilerini daha iyi
yansıttığı gösterilmiştir. Ancak osteosarkom alt tipinden bağımsız olarak kritik 
2
parametrelerin belirlenmesi için tümör mikroçevresinin dinamizminin, birleşenlerinin ve tümör
davranışını belirleyen yolakların downstream fonksiyonel analizlerini kapsayan ileri
çalışmaların yapılması gerekmektedir.

Abstract:
Microenvironment identifies cancer cells and non-cellular structure in the tumor tissue.
Fibroblasts, immune cells, signaling molecules, extracellular matrix (ECM), connective tissue,
integrins, and cytokines present in this environment. Microenvironment plays an active role in
tumor angiogenesis, invasion and migration, drug resistance and tumor progression. Cytokines
and chemokines contribute to tumor invasion-migration as much as phenotypic and genotypic
changes. The aim of this study is to investigate effects of mesenchymal stem cell and
normoxic and hypoxic conditions on tumor behavior in 3-dimensional (3D) in vitro cancer
model mimicking in vivo tissue features best with creating different microenvironments. In
this study, bone marrow-derived mesenchymal stem cells and osteosarcoma cells were
cultured together in normoxic and hypoxic conditions, and micro-environment cross-talk was
modeled in our laboratory. The invasion-migrationn rates were measured with xCELLigence
DP (ACEA, Biosciences, San Diego, CA) real-time cell analysis system. The invasionmigration
rates of cells in 3D co-culture was found to increase significantly compared to the
two-dimensional. In addition, it has been shown that hypoxic conditions increase the
migration and invasion of osteosarcoma cells compered to normoxic conditions, and this
situation is triggered especially in 3D culture. Prognostic evaluation of patients with OS is
limited to clinical parameters and molecular markers of tumor agressiveness effecting
metastasis can't be defined accurately. At this point, 3D co-culture studies has been shown to
reflect in vivo tumor structure and microenvironment relationships better. However,
dynamism and components of tumor microenvironment should be analysed for detection of
critical parameters independent of OS subtypes.