Hedgehog yolağında yer alan Smo inhibitörlerinin ptch1 inhibitörleri ile kombine kullanımının in vitro hücre proliferasyon ve invazyonuna etkisi

Abstract

Kanser, dünya çapında en yüksek ölüm oranına ve insidansa sahip bir hastalıktır. Her ne kadar kanserin mekanizmaları gün geçtikçe aydınlatılsa da hastalık hakkında hala pek çok bilinmeyen vardır. Sinyal yollarının netleştirilmesi kanser hakkında bilgi birikimini artıracağı gibi kanser tanı ve tedavisinde yol gösterici olabilir. Hedgehog sinyal yolu insanda embriyogenez döneminde hücre proliferasyonu, hücre döngüsü, doku rejenerasyonu, yara iyileşmesi ve homeostazda yer alır. Yetişkinlikte anormal Sonic Hedgehog (Shh) aktivasyonunun neoplastik büyüme, kanser kök hücrelerinin gelişimi ve metastaza yol açan epitelyal-mezenkimal geçiş süreçlerinde önemli bir rol oynadığı gösterilmektedir. Hedgehog sinyalinin yokluğunda, 12-transmembran reseptör ailesinin bir üyesi olan Patched 1 (Ptch1), hücre zarına lokalizasyonunu önlemek için 7-transmembran protein Smoothened (Smo) aktivitesini inhibe etmek için katalitik olarak hareket eder. Hedgehog sinyal yolu aktivasyonu, hücre zarındaki sillerde değişikliklere neden olur. Ptch, Smo üzerindeki inhibisyonu ortadan kaldırır ve Smo sırayla fosforile edilir. Fosforilasyonlar sonrasında aktiflenen Gli1 transkripsiyon faktörünün hücre çekirdeğine translokasyonu gerçekleşir ve hedgehog sinyaline cevap verecek hedef genlerin transkripsiyonu yapılır. Gli1'in bu ifadesi doğrudan ve dolaylı yollarla hücre proliferasyonu ile ilgilidir. Hedgehog sinyal yolunun spesifik inhibitörler ve antagonistler ile inhibisyonu, kanser tedavisinin yenilikçi bir yolu olarak kabul edilir. Bu proje kapsamında yapılan çalışmalar ile ticari glioblastoma hücre hattı olan U87-MG'de hedgehog sinyal yolu varlığı gösterilmiş ve Ptch1 antagonisti olan Robotnikinin ve Smo inhibitörü olan Vismodegib'in kombine kullanımlarının hedgehog sinyal yolu üzerindeki etkisi incelenmiştir. Bu etkinin gözlenebilmesi için hücrede proliferasyon, migrasyon, invazyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Bunlara ek olarak kullanılan antagonist ve inhibitörün in silico olarak karşılaştırmaları yapılmıştır ve robotnikininin ilaç benzeri molekül olabileceği sonucuna varılmıştır. In vitro çalışmalardan elde edilen sonuçlar kombine tedavi ile etkin sonuçlar kazanılabileceği yönündedir. Yapılan kombine tedavilerde ajanların birlikte kullanımının tek başlarına kullanımlarından daha etkili olduğu gözlenmiştir. Yapılan bu çalışma literatürde, Hh sinyal yolunun en önemli 2 proteinin olan Smo'nun inhibitörü vismodegib ve Ptch1'in inhibitörü robotnikininin kombine kullanımlarını içeren ilk çalışmadır.

Cancer is a disease with the highest mortality and incidence worldwide. Although the mechanisms of cancer are being clarified day by day, there are still many unknowns about the disease. Clarifying the signaling pathways will increase the knowledge about cancer and may guide the diagnosis and treatment of cancer. The hedgehog signaling pathway is involved in cell proliferation, cell cycle, tissue regeneration, wound healing, and homeostasis during human embryogenesis. Abnormal Sonic Hedgehog (Shh) activation in adulthood has been shown to play an important role in neoplastic growth, development of cancer stem cells, and epithelial-mesenchymal transition processes. In the absence of hedgehog signaling, Patched 1 (Ptch1), a member of the 12-transmembrane receptor family, acts catalytically to inhibit the activity of the 7-transmembrane protein Smoothened (Smo) to prevent its localization to the cell membrane. Hedgehog signaling pathway activation causes changes in cilia in the cell membrane. Ptch abrogates the inhibition on Smo and Smo is sequentially phosphorylated. After phosphorylations, the activated Gli1 transcription factor is translocated to the cell nucleus and the target genes that will respond to the hedgehog signal are transcribed. This expression of Gli1 is directly and indirectly related to cell proliferation. Inhibition of the hedgehog signaling pathway with specific inhibitors and antagonists is considered an innovative way of cancer therapy. In this project, the presence of hedgehog signaling pathway was demonstrated in commercial glioblastoma cell line U87-MG, and the effect of combined use of Ptch1 antagonist Robotnikinin and Smo inhibitor Vismodegib on the hedgehog signaling pathway was investigated. In order to observe this effect, cell proliferation, migration and invasion analyzes were performed. In addition, in silico comparisons of the antagonist and inhibitor used were made and it was concluded that robotnikin could be a drug-like molecule. The results obtained from in vitro studies show that effective results can be obtained with combined treatment. It has been observed that the combined use of agents in combined treatments is more effective than their use alone. This is the first study in the literature to apply combined treatments of Smo and Ptch1, two proteins of the hedgehog signaling pathway, with vismodegib and robotnikinin.