Üç boyutlu biyomimetik kaliksaren nanofiber iskeleler üzerinde prostat kanseri kök hücrelerinin geliştirilmesi
Development of prostate cancer stem cells on three-dimensional biommimetic calixarine nanofiber scaffolds
Yazar: GAMZE YILDIRIM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ PEMBEGÜL UYAR ARPACI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve İleri Malzemeler Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Normal kanser dokularından çeşitli sebepler doğrultusunda kanser kök hücrelerinin meydana gelmesi, kök hücrelerin tümörlü dokularda hücre popülasyonunda aşırı artışı tedaviyi olumsuz etkilemektedir. Bu nedenle kanser tipleri için tedavi stratejilerinin geliştirilmesinde kök hücreleri önemli bir çalışma alanı haline gelmiştir. Buna karşın, kök hücrelerin, in vitro ortamda fenotipik özelliklerinin değişmesi yani farklılaşması kök hücreleri hedefleyerek yapılacak çalışmaları zorlaştırmaktadır. 
Son yıllarda yapılan çalışmalarda doku mühendisliği çalışmalarının ve teknolojinin ilerlemesiyle oluşturulan biyomimetik kültür ortamları ile yapılan kök hücre çalışmalarında fenotipinin in vitro ortamda farklılaşmadan çalışılmasına olanak sağlayacak inovatif teknikler ortaya konmaktadır.  p-tertbütilkaliks [4]aren nanofiber (nanofibril-nanolif) yapılar ile oluşturulan 3B'li (boyut) kültür ortamı, kök hücrelerin fenotipinin değişmeden çoğaltılmasına olanak sağlayan ve kök hücreler ile uzun vadede çalışılması için iyi bir materyal olarak değerlendirilmektedir. Tez çalışmasının amacı; elektro eğirme metodu kullanılarak sentezlenen p-tertbütilkaliks [4]aren (5,11,17,23-Tetra-tert-bütil-25,27-bis-Furfuryamid-26,28-dihidroksi kaliks[4]aren) doku iskelelerinin üzerinde, prostat kanser kök hücrelerinin (benzeri) proliferasyonu ve geliştirlmesi olarak belirlendi. Prostat kanser kök hücresi PC3 prostat kanser hücre grubundan izole edilmesi planlandı. 
p-tert-butilkalks [4] aren sentezlendi ve nanofiber üretilmeden önce XTT metodu ile sitotoksite analizleri prostat kanser hücre hattı PC3, sağlıklı epitel hücre hattı HUVEC ve sağlıklı fibroblastik hücre hattı olan L929 üzerinde gerçekleştirildi. p-tert-butilkalks [4] aren nanofiber üretildi ve FTIR, 1H-NMR,13C-NMR, MS gibi spektroskopik teknikler kullanılarak element analizi yapıldı. Karakterizasyon analizleri için TGA, DSC, SEM ve TEM gibi teknikleri kullanılarak birçok özelliği (hidrofobikliğini, temas yüzeyini, gözenek boyutunu ve lifler arası mesafeyi) aydınlatıldı. PC3 hücreleri in vitro model olarak nanofiber yüzey üzerinde kültüre edildi. İki boyutlu ve üç boyutlu hücre kültür ortamlarında hücre proliferasyonunu karşılaştırma yapmak için XTT metodu uygulandı. Üç boyutlu ortamda büyütülen hücreler metilen boyama yapılarak invert mikroskopta, DAPI/Phalloidin boyama yapılarak konfokal mikroskopta görüntülendi. Üç boyutlu hücre kültür ortamında hücre büyümesi ve nano malzeme analizi SEM kullanılarak analiz edildi. Akış sitometrisi metodu ile prostat kanser kök hücre belirteci olan α2β1 hücre yüzey integrin proteini ve CD44 kök hücre belirteci kullanılarak izole edildi. Nanofiber yüzeyde geliştirilen prostat kanser kök hücreleri konfokal mikroskop SEM analizi ile konfirme edildi. Bu doğrultuda in vitro koşullarda çok daha uzun sürelerde kök hücreler kullanılarak birçok çalışma yapılabileceği düşünülmektedir. Prostat kanseri kök hücrelerinin 3B kültür ortamlarında prolifere edilip, üzerinde yeni tedavi stratejileri önerilecektir ve böylece yeni projelere de alt yapı oluşturulacaktır. 


Anahtar Kelimeler: Elektro Eğirme, Kaliksaren, Kanser Kök Hücresi, Nanofiber, Prostat Kanseri (PC3), 3B Hücre Kültürü

Abstract:
The formation of cancer stem cells from normal cancer tissues for various reasons, and the excessive increase in the cell population of stem cells in tumor tissues adversely affect the treatment. Therefore, stem cells have become an important field of study in the development of treatment strategies for cancer types. On the other hand, the change in the phenotypic properties of stem cells in vitro complicates the studies to be conducted by targeting stem cells.
In recent years, innovative techniques have been introduced that will allow the phenotype to be studied in vitro without differentiation in stem cell studies with biomimetic culture media created with the advancement of tissue engineering studies and technology. The 3D (dimensional) culture medium formed with p-tertbutylcalyx [4]arene nanofiber structures is considered as a good material for long-term study with stem cells, which allows the phenotype of stem cells to be reproduced unchanged. The aim of the thesis study; The aim of the thesis study; On p-tertbutylcalyx [4]arene (5,11,17,23-Tetra-tert-butyl-25,27-bis-Furfuryamid-26,28-dihydroxy calyx[4]arene) scaffolds synthesized using the electrospinning method, was determined as the proliferation and development of prostate cancer stem cells (similar). Prostate cancer stem cell was planned to be isolated from PC3 prostate cancer cell group. p-tert-butylcalcx [4]arene was synthesized and cytotoxicity analyzes were performed by XTT method on prostate cancer cell line PC3, healthy epithelial cell line HUVEC and healthy fibroblastic cell line L929 before nanofiber was produced. p-tert-butylcalcx [4]arene nanofiber was produced and elemental analysis was performed using spectroscopic techniques such as FTIR, 1H-NMR, 13C-NMR, MS. Many properties (hydrophobicity, pore size, and fiber spacing) were elucidated using techniques such as TGA, DSC, SEM, and TEM for characterization analyses. PC3 cells were cultured on the nanofiber surface as an in vitro model. XTT method was applied to compare cell proliferation in two-dimensional and three-dimensional cell culture media. Cells grown in three-dimensional media were visualized under an invert microscope by methylene staining, and under a confocal microscope by DAPI/Phalloidin staining. Cell growth and nanomaterial analysis in three-dimensional cell culture medium were analyzed using SEM. α2β1 cell surface integrin protein, which is a prostate cancer stem cell marker, and CD44 stem cell marker were isolated by flow cytometry method. Prostate cancer stem cells developed on the nanofiber surface were confirmed by confocal microscope SEM analysis. In this direction, many studies can be carried out using stem cells for much longer periods in vitro conditions. Prostate cancer stem cells will proliferate in 3D culture media, and new treatment strategies will be proposed on them, thus creating an infrastructure for new projects.

Keywords: Cancer Stem Cell, Electro Spinning, Kalixarene, Nanofiber, Prostate Cancer (PC3), 3D Cell Culture