Aril hidrazonal bileşikleri üzerinden sentezlenen inhibitörlerin 4T1 fare meme kanseri hücre hattında antikanser özelliklerinin incelenmesi ve er+ meme kanseri hücre hattında etkilerinin karşılaştırılması
Investigation of anti-cancer properties of inhibitors synthesis from aryl hydrazonal compounds in 4T1 mouse breast cancer cell line and comparison of their effects on er+ breast cancer cell line
Yazar: ELİF CANSU ABAY
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HANİ H.S. ALSAADONİ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ KÜBRA AÇIKALIN COŞKUN
Sağlık Bilimleri Üniversitesi / Hamidiye Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology

Özet:
Amaç: Kadınlarda önde gelen ölüm nedenlerinden olan en yaygın kanser çeşidi meme kanseridir. Kanser tedavisinde kemoterapi, kullanılan en yaygın yöntemlerden biri olup hücre bölünmesini etkileyerek kanser hücrelerini öldürmeyi amaçlayan ilaç tedavisidir. Meme kanseri tedavisinde kullanılan kemoterapötik ilaçlardan biri olan doksorubisinin (DOX) belirli bir dozun üzerinde yan etkilerinin oldukça fazla olması ve direnç geliştirmesi nedeniyle hastalar üzerinde beklenen etkisini gösterememektedir. Bu yüzden yeni moleküllerin sentezi önem kazanmaktadır. Isı şok proteini 90 (Hsp90) kanser hücrelerinin çoğalması, metastazı ve ilaç direnci yollarının aktivasyonunu tetikler ve apoptotik yolları inhibe eder. Bu nedenle Hsp90, kanser hücresinin hayatta kalması için gerekli bir şaperon proteinidir. Hsp90, şaperon fonksiyonunu gerçekleştirmek için ATP hidrolizine ihtiyaç duyduğundan Hsp90 ATPaz aktivitesinin inhibisyonu, açık bir antikanser ilaç hedefidir. Bu çalışmada amaç meme kanseri tedavisinin etkinliğini arttıran, yan etkileri azaltan aynı zamanda sağlıklı hücrelere zarar vermeyen Hsp90 inhibitörleri saptamaktır. Hsp90 inhibitörleri olarak tasarlanan 2S serisi inhibitörleri insan ER+, TNBC, fare TNBC meme kanseri ve hTERT sağlıklı meme hücre hatlarındaki antikanser etkilerinin araştırılması amaçlanmıştır. Ayrıca, referans inhibitör olarak kullanılan DOX'un antikanser etkisi ER+, TNBC, fare TNBC meme kanseri ve hTERT sağlıklı meme hücre hatlarında incelenerek 2S inhibitörleri ile karşılaştırılması bu çalışmanın amaçları arasındadır.
Gereç ve Yöntem: 2S serisi moleküllerin ve meme kanseri tedavisinde kullanılan DOX'un insan meme kanseri hücre hattı olan MCF-7 (ER+ PR+ HER2-), insan TNBC meme kanseri hücre hattı MDA-MB-231 ve fare TNBC meme kanseri 4T1 hücre hattında 48 ve 72 saatteki sitotoksik etkileri MTT testi ile gözlemlenmiştir.  Ayrıca 2S serisi ve DOX inhibitörlerin sağlıklı meme hücrelerine 48 ve 72 saatteki etkisi MTT testi ile belirlenmiştir. Etken maddelerin ve DOX'un inhibisyon mekanizmasını belirlemek için qPCR ile kanser yolaklarında yer alan genlerin ifadeleri incelenmiştir. Akış sitometri ile bileşiklerin apoptoz ve hücre döngüsü etkileri tespit edilmiştir. Son olarak, Hsp90, DOX, 2S-5 ve 2S-13 inhibitörleri arasındaki bağlanma ve etkileşim moleküler docking çalışmaları ile belirlenmiştir.

Bulgular: 48 ve 72 saat sonrasında yapılan MTT testi sonuçları göre, 2S-13 ile tedavi sonrası DOX ile karşılaştırıldığında tüm hücre hatlarında daha düşük IC50 değerleri göstermiştir. 2S-13 inhibitörü ile tedavinin MDA-MB-231 hücre hattında en düşük IC50 değerini gösterdiği ve 4T1 hücre hattının MDA-MB-231 hücre hattına göre daha dirençli olduğu tespit edilmiştir. RT-QPCR deneyi sonrası Enrich veri tabanından elde edilen sonuçlara göre 4T1 hücre hattında DOX'un ön planda kanser yolağı, RAP1 ve MAPK yolağını, 2S-13'ün ise kanser yolağı, MAPK yolağı, apoptoz, PI3K-Akt yolağını etkilediği görülmüştür. MDA-MB-231 hücre hattında ise DOX, PI3K-Akt, kanser yolağı, MAPK yolağı ve HIF-1 yolağını, 2S-13 ise kanser yolağı, PI3K-Akt yolağı, MAPK yolağı ve HIF-1 yolağını etkilediği bulunmuştur.
Sonuç: 2S-13, 4T1 hücre hattına göre MDA-MB-231 hücre hattında daha iyi bir ilaç adayı maddesi olduğunu göstermiştir. Ancak farklı meme kanseri hücre hatlarında daha çok çalışma yapılarak antikanser etkisinin araştırılmaya ihtiyacı vardır.
Anahtar Kelimeler: Meme kanseri, kemoterapi, Hsp90, DOX, inhibitör, antikanser etki.

Abstract:
Aim: Breast cancer, the most common type of cancer in women, is the leading cause of death in women. Chemotherapy,one of the most common methods used in cancer treatment, is a drug treatment that aims to kill cancer cells by affecting cell division. Doxorubicin (DOX), one of the chemotherapeutic drugs used in the treatment of breast cancer, cannot show its expected effect on patients because it has many side effects above a certain dose and develops resistance. Therefore, the synthesis of new molecules is gaining importance. Heat shock protein 90 (Hsp90) triggers the proliferation, metastasis and activation of drug resistance pathways in cancer cells and inhibits apoptotic pathways. Therefore, Hsp90 is a chaperone protein essential for cancer cell survival. Since Hsp90 requires ATP hydrolysis to perform its chaperone function, inhibition of Hsp90 ATPase activity is an obvious anti-cancer drug target. The aim of this study is to identify Hsp90 inhibitors that increase the effectiveness of breast cancer treatment, reduce side effects, and do not harm healthy cells. It was aimed to investigate the anticancer effects of 2S series inhibitors designed as Hsp90 inhibitors on human ER+, TNBC, mouse TNBC breast cancer and hTERT healthy breast cell lines. In addition, the anticancer effect of DOX, which is used as a reference inhibitor, was examined in human ER+ breast cancer, mouse TNBC breast cancer, human TNBC breast cancer and hTERT healthy breast cell lines and compared with 2S inhibitors are among the aims of this study.
Material-Method: The cytotoxic effects of molecules and doxorubicin (DOX) which is used in the treatment of breast cancer at 48 and 72 hours were observed by the MTT test in the human breast cancer cell line MCF-7 (ER+ PR+ HER2-), the human TNBC breast cancer cell line MDA-MB-231 and the mouse TNBC breast cancer cell line 4T1. In addition, the effects of 2S series and DOX inhibitors on healthy breast cells at 48 and 72 hours were determined by MTT test. To determine the inhibition mechanism of these agents and DOX, the expressions of genes involved in cancer pathways were examined by qPCR. Apoptosis and cell cycle effects of the compounds were determined by flow cytometry. Finally, the binding and interaction between Hsp90, DOX, 2S-5 and 2S-13 inhibitors were observed by molecular docking studies.
Results: MTT test results performed at 48 and 72 hours showed lower IC50 values in all cell lines after treatment with 2S-13 compared to DOX. It was found that treatment with 2S-13 inhibitor showed the lowest IC50 value in the MDA-MB-231 cell line and the 4T1 cell line was more resistant than the MDA-MB-231 cell line. According to the results obtained from the Enrich database after the RT-QPCR experiment, it was observed that in the 4T1 cell line, DOX primarily affected the cancer pathway, RAP1 and MAPK pathway, and 2S-13 affected the cancer pathway, MAPK pathway, apoptosis and PI3K-Akt pathway. In the MDA-MB-231 cell line, it was found that DOX affected the PI3K-Akt, cancer pathway, MAPK pathway and HIF-1 pathway, and 2S-13 affected the cancer pathway, PI3K-Akt pathway, MAPK pathway and HIF-1 pathway.
Conclusion: It showed that it was a better drug candidate in the MDA-MB-231 cell line than in the 2S-13 4T1 cell line. However, its anticancer effect needs to be investigated by further studies on different breast cancer cell lines.
Keywords: Breast cancer, chemotherapy, Hsp90, DOX, inhibitor, anticancer effect.