Nanoteknolojik yaklaşımların kanser metastazı üzerine etkileri

Abstract

Kanser oluşumunda yer alan moleküler mekanizmalardan biri epitelyal mezenkimal değişimdir (EMT). Embriyonun gelişiminde normalde var olan ve yetişkin insanlarda anormal bir şekilde aktif olması nedeniyle kansere yol açan EMT, kanserli hücrelerin saldırgan olmalarına ve çevre organlara yayılmasına (metastaz) yol açar. EMT mekanizmasında aktif olan yolaklardan biri WNT/β-Katenin yolağıdır. Wnt sinyali memede birçok gelişime neden olurken, meme gelişiminin başlamasında, kanalların dallanmasında, hamilelik döneminde alveollerin morfogenezinde önemli role sahiptir.Normal epitel hücrelerinde ekstraselüler matrikste Wnt proteinlerini inhibe edecek proteinler mevcuttur ve Wnt proteinine bağlanarak onu inhibe ederler. Ancak bu inhibitörlerin yokluğunda veya Wnt'lerin yüksek miktarlarda salındığı durumlarda, Wnt kendi reseptörü olan Frizzled reseptörüne bağlanır. Bağlanmanın sonucunda hücre içinde bir dizi reaksiyonlar başlatılır. Son olarak hücreler arası bağlayıcılar olan E-kadherinler gevşer ve β-katenin çekirdeğe girerek kendi genlerini eksperse edip hücrenin hareketliliğini artırır. Bu durum EMT'ye sebep olur ve hücreler ayrılarak metastaz yaparlar.IISon yıllarda literatürde nanopartiküller taşıyıcı sistemler etkili bir yer edinmiştir. nanopartiküllerin boyutları 1 ile 1000 nm arasında değişebilir ve nanoteknoloji ile geliştirilen nanopartiküller etkin madde taşıyabilen kolloidal sistemlerdir. Nanopartiküllerin en önemli özelliği doku hedeflemeyi başarabilmeleri ve etken maddelerin hücre içine penetrasyonunu küçük boyutlarından dolayı arttırmalarıdır.Altın nanopartiküller kolay sentezlenebilmeleri, kimyasal yapı stabiliteleri, çok fonksiyonlu olmaları, biyouyumlu olmaları ve kolay yüzey modifikasyonu sayesinde monoklonal antikorlarla spesifik hedeflendirme yapılabilmektedir ve bu özellikleri nanopatiküllerin aktif bir şekilde hedeflediğimiz dokuda birikmesine olanak sağlamaktadır. Tez kapsamında MCF-7 meme kanser hücrelerinde anti Wnt-1 monoklonal antikor kullanarak ekstraselluler matrikste Wnt-1 proteini inhibe ederek kanserli hücrelerin apoptoza gitmelerinin sağlanması hedeflenmiştir. Birçok araştırmada MCF-7 meme kanser hücrelerinde Wnt-1 proteini ve onun inhibasiyonu etkisi konu olmuştur. Araştırmalarda hücrelerde genlerin ifadesini, hücre içinde aracı molekülleri veya ekstraselluler matrikste Wnt-1 proteinini inhibe ederek bu proteinin kendi reseptörü olan Frizzled'e bağlanmasını engelleyerek hücrelerin apoptozunu gerçekleştirmişlerdir.Burada amaç altın nanopartiküller kullanarak monoklonal Anti Wnt-1 monoklonal antikorun etkisini arttırarak daha etkili bir şekilde Wnt-1 proteinini engellemek ve daha fazla hücrenin apoptoza uğramasını sağlamaktır.Bu amaçla tez kapsamında, Turkevich metodu ile sentezlenen altın nanopartiküllerinin yüzey modifikasyonları yapıldıktan sonra anti Wnt-1 monoklonal antikorla kaplandı ve devamında MCF-7 hücreleriyle hücre kültürü ortamında etkileştirildi. Bu örneklerin hücre üzerindeki toksik etkilerini anlamak için sitotoksisite testi olarak MTT testi yapıldı devamında örneklerin hücre üzerindeki apoptotik etkileri değerlendirildi. Yapılan değerlendirmelerde antikor bağlı altın nanopartiküllerin hücreler üzerindeki apoptotik etkilerinin monoklonal antikora göre daha fazla olduğu tespit edildi.IIIAnahtar Kelimeler: Epitelyal mezenkimal değişim (EMT), WNT/β-Katenin Yolağı, Altın nanopartiküller, Anti Wnt-1 monoklonal antikor, MCF-7 meme kanser hücreleri, Apoptoz

One of the molecular mechanisms being involved in cancer development is epithelial mesenchymal transition (EMT). Being normally existed in development of embryo and caused to cancer due to being abnormally active in adults, EMT leads cancerous cells to be aggressive and to expand in peripheral organs (metastasis). One of the active pathways in EMT mechanism is WNT/β-Catenin pathway. While Wnt signal causes several developments in breast, it also has a significant role in beginning of breast development, branching of ducts and morphogenesis of alveolus in gestation period.There are proteins inhibiting Wnt proteins in extracellular matrix within normal epithelial cells which inhibit Wnt proteins by binding to them. But in cases of absence of these inhibitors or oscillation of Wnt in high amounts, Wnt binds to Frizzled receptor as its receptor. As a result of binding, a set of reactions initiate within the cell. Finally, E-catherins as binder of paracellulars release and β-catenin adjusts its genes and increases mobility of cell by penetrating into core. This case leads to EMT and cells cause metastasis by being separated.Recently, nanoparticles carrier systems have an effective part in literature. The sizes of nanoparticles may vary between 1 and 1000 nm and nanoparticles being developedVby nanotechnology are colloidal systems that may carry active substances. The most important characteristic of nanoparticles is that they may succeed in tissue targeting and increase penetration of active substances within cell due to their small sizes.Gold nanoparticles may perform specific targeting with monoclonal antibodies due to being easily synthesised, their chemical structure stabilities, multifunctional structure, biocompatibility and easy surface modification and these characteristics enable nanoparticles to actively accumulate in tissue targeted. In the scope of thesis, providing apoptosis of cancerous cells after Wnt-1 protein being inhibited in extracellular matrix by using anti-Wnt-1 monoclonal antibody in MCF-7 breast cancer cells has been aimed.In many researches, Wnt-1 protein and its inhibition effect in MCF-7 breast cancer cells are discussed. Researches performed apoptosis of cells by inhibiting description of genes in cells, mediator molecules within cell and Wnt-1 protein in extracellular matrix; and by preventing to bind to Frizzled as the receptor of this protein.The objective herein is to prevent Wnt-1 protein in a more active way by using gold nanoparticles and increasing the effect of monoclonal Anti Wnt-1 monoclonal antibody; and to perform apoptosis of more cells.In the scope of thesis, gold nanoparticles synthesised with Turkevich method were covered with Wnt-1 monoclonal antibodies after having done their surface modifications and then, were activated in cell culture environment with MCF-7 cells in accordance with this purpose. MTT testing as cytotoxicity test was applied in order to understand toxic effects of these samples on cell and then, apoptotic effects of samples on cell were evaluated. In these evaluations, it has been determined that apoptotic effects of antibody-binded gold nanoparticles on cells were bigger than monoclonal antibody.Keywords: Epithelial mesenchymal transition (EMT), WNT/β-catenin pathway, God nanoparticles, Mcf-7 breast cancer cells, Apoptosis