Whole organ culture model for sodium pentaborate pentahydrate treatment of prostate cancer

Abstract

On yıllardır farklı hücre kültür modelleriyle ile ilaç keşif ve toksik etki deneyleri gerçekleştirmektedir. 2 boyutlu in vitro hücre kültür modelli yaygın şekilde ilaçların test edilmesinde kullanılmaktadır. Ancak, tek katmanlı (2B) hücre kültürü in vitro'da kanser hücrelerinin metastatik kolonizasyon ve ilaca karşı gösterdiği direncinin değerlendirilmesinde uygun değildir. Ekstraselluler matris angiogenesis ve özellikle kanser hücre invazyonunda dikkate değer rolü bulunmaktadır. In vivo koşullarını mimik eden in vitro hücre kültür modellerinin oluşturulması erken ilaç keşif sorunlarının çözülmesinde ideal bir yoldur. 3B hücre kültür modellerinde kullanılan ve ECM birleşenleri içeren ve hücresiz matrisler in vivo hücre fenotiplerinin mimik edilmesini ve hücre matris etkileşimini sağlamaktadır. Kanser hücrelerindeki hücresel enerji metabolizması kanser hücrelerinin büyümesinde, hayatta kalmasında, çoğalmasında ve uzun süreli korunumunda temel rol oynamaktadır. Kanser hücrelerinde NAD+ bağımlı deasetilazlar yada ADP riboziltranferazlar olarak bilinen sirtuinler hücrenin hayatta kalmasını ve hücresel enerji değişimlerini düzenlemektedir. Bir yazılım sonrası translasyon olarak bilinen protein asetilenmesi enerjiyle ilgili metabolic yolakların ayarlanması sirtuinler tarafından düzenlenmektedir. Boron bağımlı malzemeler prostat kanser büyümesinde doza bağımlı olarak inhibe etmesinde kullanılmaktadır. Borik asit ile NAD+ molekülünün etkileşiminin gösterilmesi NAD+/NADH oranını, sirtuin aktivitesini ve hücresel enerji durumunu etkileyebileceği düşünülmektedir. Bu çalışmada NaB'ın normal prostat hücresi ve kanser hücreleri PNT1A, DU145, ve PC3 üzerindeki etkileri incelenmektedir.

Drug discovery and toxicity experiments have been performed via different cell culture models for several decades. Two dimensional (2D) cell culture model has been widely used as an in vitro technique to test drugs. However, monolayer cell culture (2D) is not suitable for metastatic colonization and evaluation of drug resistance in cancer cells in vitro. Extracellular matrix(ECM) has essential roles in angiogenesis, particularly in cancer cell invasion. Construction of in vitro cell culture models which mimic in vivo is the ideal way to solve early drug discovery issues. Acellular matrices which contain ECM components are used in 3D cell culture models in order to provide in vivo cellular phenotype and cell-matrix interactions.Energy metabolism in cancerous cell plays crucial roles in their growth, survival, proliferation, and long term maintenance. Sirtuins, known as NAD+-dependent deacetylases or ADP ribosyltransferases, regulate cell survival and change cellular energy state in cancerous cell. Protein acetylation, one of the many post-translational modification, is regulated by sirtuins in order to modulate energy-related metabolic pathways. Boron-dependent compounds have been used for the inhibition of prostate cancer proliferation in a dose-dependent manner. In addition, boric acid was also shown to interact with NAD+, which might affect NAD+/NADH ratio regulating sirtuin activity and cellular energy state. In this study, organoid cell culture model was constructed to examine the effect of sodium borate (NaB) on healthy, PNT1A, and cancer prostate cells, DU-145, and PC-3.