Polikaprolakton temelli nanopartiküler taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi, karakterizasyonu ve meme kanseri kök hücrelerine karşı etkinliğinin in vitro incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Yıldız Teknik Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİYOMÜHENDİSLİK ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2018
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: SAHAR DINPARVAR
Danışman: Adil Allahverdiyev
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Meme kanseri diğer kanser türleri arasında en yaygın olan hastalıklardan biridir. Kadınlarda bu hastalığa yakalanma riski 30%, ölüm oranı ise 14%'tür. Meme kanserinin tedavisinin temelini cerrahi, kemoterapi ve radyoterapi oluşturmaktadır. Cerrahi müdehale kanserin erken evrelerinde olumlu sonuçlar verse de daha sonraki evrelerde her zaman olumlu sonuçlar vermemektedir. Radyoterapide kanser hücreleri X-ışınlarına dirençlilik gösterdiğinden metastazlara yol açmaktadır. Kemoterapide ise en önemli problemlerden biri kanser ilaçlarının hem normal hücrelere hem de kanser hücrelerine etki göstermesinin yanısıra, çok toksik olmaları ve aynı zamanda organizmadan çabuk dışarı atılmalarıdır. Meme kanserinin tedavisindeki başarısızlığın diğer nedenlerinden biri tedavi sonrası meme kanser kök hücrelerinin metastaza neden olması, ayrıca bu hücrelerin kullanılan ilaçlara karşı dirençlik göstermesidir. Bunlara ek olarak günümüzde meme kanserine karşı kullanılan ilaçlar genellikle hedefe yönelik olmayıp aynı zamanda sağlıklı hücrelere de hasar vermektedir. Son yıllarda nanoteknolojinin gelişmesiyle beraber bu hastalığın tedavisinde de nanotaşıyıcı sistemlere dayalı yeni yaklaşımlar geliştirilmektedir. Nanotaşıyıcı sistemlerin avantajı mevcut toksik kanser ilaçlarının toksisitesini minimuma indirmesinin yanısıra salım süresini uzatmak ve terapotik indeksini yükseltmektir. Literatürde nanotaşıyıcı ilaç salım sistemleri olarak organik, inorganik ve hücre bazlı çeşitli taşıyıcı sistemler kullanılmaktadır. Ancak bu nanotaşıyıcı sistemler arasında polimerik nanotaşıyıcı sistemlere daha çok önem verilmektedir. Özellikle PCL(policaprolacton) ve PLGA(poli-laktiko Glikolik asit) gibi nanotaşıyıcı sistemlere yönelik çalışmalar her geçen gün artmaktadır. Bu polimerler FDA onaylı olup, biyouyumlu ve biyobozunur yapısı ile birlikte kontrollü bir uzun süreli ilaç salımına imkan sağlaması gibi önemli özelliklere sahiptirler. Ancak kanser ilaçların nanotaşıyıcı sistemlere kapsüle edip kullanılmasının bazı avantajları olsa da, toksisitesinin azaltılmasında ve daha etkin olmasında tek başına kullanılmaları yeterli değildir. Bu sebeple son yıllarda antikanser ajanların toksisitesini azaltmak ve etkinliğini arttırmak amacı ile çeşitli bitkisel kaynaklı yağlarla kombinasyonlarına daha çok önem verilmektedir. Literatürde yapılan çalışmalarda zerdeçal kökünden (curcumin longa) ve PEFSO keten tohumundan elde edilen yağ doxorubicinle kombine edilerek kolon kanseri gibi çeşitli kanser türleri üzerinde incelenmiş ve bu kombinasyonun daha etkin ve daha az toksik olduğu ortaya çıkmıştır. Son yıllarda yapılan çalışmalarda aynı zamanda cuminin de (Cuminum cyminum) tek başına antikanser etkisi olduğu tespit edilmiştir. Ancak çalışmamıza kadar cuminin, doxorubicin, metotreksat gibi antikanser ilaçlarla kombinasyonuna ve polimerik nanotaşıyıcı sistemlerde insan meme kanserine karşı incelenmesine yönelik herhangi bir çalışmaya rastlamadık. Buna göre de, bu tez çalışmasının amacı; meme kanserinin tedavisinde kullanılan doxorubichin ve metotreksatın tedavi sırasında ortaya çıkan toksisitelerini minimum indirmek ve uzun süreli etkinliğini, terapotik indeksini artırmak için daha önce antikanserojen etkinliyi saptanmış cumin yağının , ismi geçen ilaçlarla kombinasiyon halinde PCL polimerik nanotaşıyıcı sistemlere kapsüle ederek yeni nanoformülasyonların geliştirilmesi, karakterizasyonu ve etkinliğinin farklı insan meme kanseri kök hücreleri üzerinde ın vıtro olarak incelenmesi olmuştur. Amaca ulaşmak için çalışmalar iki aşamada gerçekleştirildi. Birinci aşama polikaprolakton temelli nanoformülasyonların geliştirilmesi ve karakterizasyonu ikinci aşama ise geliştirilmiş bu yeni nanoformülasyonların farklı meme kanser hücreleri üzerinde etkinliğinin ın vıtro incelenmesi oldu. Öncelikle çalışmalarımızda PCL nanopartikülleri sentezlendi, ardından tek başına PCL doxorubicin, metotreksat, cumin ve doxorubicin-PCL, cumin-PCL, doxorubicin-cumin-PCL; metotreksat-PCL, metotreksat-cumin-PCL nanoformülasyonları geliştirildi. Geliştirilmiş PCL temelli yeni nesil nanoformülasyonlarının reaksiyon veriminin, enkapsülasyon etkinliğinin ve etken madde yükleme kapasitesinin yüksek olduğu, aynı zamanda sentezlenen nanoformülasyonların monodispers bir yapıya sahip olduğu ortaya çıktı. Çalışmamızın ikinci aşamasında ise meme kanserine karşı geliştirilmiş yeni nesil nanoformülasyonların antikanserojen etkinliği farklı insan meme kanser hücreleri üzerinde gerçekleştirildi. Öncelikle tek başına üretilmiş boş PCL nanopartikülünün sitotoksisitesi L929 ve makrofaj J774 hücre hatları üzerinde MTT yöntemi ile incelendi ve toksik olmadığı ortaya çıktı. Daha sonra DOX, MTX, Cumin'in hem tek başına hem de PCL'ye tek ve kombinasyon halinde enkapsüle edilmiş formülasyonlarının etkileri farklı parametrelere göre (hücre canlılığı MTT, morfolojik, apoptotik DAPI ve IC50 değerleri) incelendi. Elde edilen sonuçlar IC50 değerlerine göre sırasıyla DOX-Cumin-PCL ve MTX-Cumin-PCL nanoformülasyonlarının MCF-7 hücre hattı üzerinde 72. saatte 15.6553, 11.093, AU565 hücre hattı üzerinde 72. saatte 18.97, 28.50 olduğu saptanmıştır. MTX-Cumin-PCL nanoformülasyonu DOX-Cumin-PCL nanoformülasyonuna nazaran daha düşük IC50 değerine sahip olduğu ve her iki suş için de geçerli olduğu ortaya çıktı. DOX-PCL, MTX-PCL ve Cumin-PCL nanoformülasyonlarının ise MCF-7 hücre hattı üzerinde 48. saatte 51.71, 32.1901, 58.8754, 72. saatte 25.0067, 38.9099, 18.4429, AU565 hücre hattı üzerinde 48. saatte 59.9436, 34.6637, 53.8316, 72. saatte 38.44, 18.48, 16.28 olduğu saptanmıştır. Sonuçlardan göründüğü gibi DOX-PCL nanoformülasyonun IC50 değeri DOX-Cumin-PCL'ye nazaran daha yüksek olmuştur. Boş PCL, Cumin yağı ve DOX, MTX ilaçlarıının tek başına IC50 değerlerine göre MCF-7 hücre hattı üzerinde 48. saatte 93.8406, 87.3474, 41.6575, 41.4089, 72. saatte 88.8306, 58.9123, 24.3015, 31.8705, AU565 hücre hattı üzerinde 48. saatte 92.8744, 73.2872, 25.72344, 54.0665, 72. Saatte 96.20, 40, 21.49, 45.17 olduğu saptanmıştır. Sonuçlardan görüldüğü gibi tek başına kullanılan DOX, MTX ve Cuminin IC50 değerleri DOX-Cumin-PCL ve MTX-Cumin-PCL'ye nazaran önemli derecede yüksek olmuştur. Sonuçlar IC50 değerine göre DOX-Cumin, MTX-Cumin kombinasyonlarını içeren PCL temelli yeni nanoformülasyonların farklı insan meme kanser kök hücreleri üzerinde daha etkin olduğunu gösterdi ve DOX, DOX-PCL, MTX, MTX-PCL, nazaran yüksek düzeyde inhibe ettiğini gösterdi. In vıtro hücre kültür sistemlerinde elde edilen bu sonuçların gelecekte ın vivo olarak meme kanseri olan fare modelleri üzerinde de incelenmesi insan meme kanserinin tedavisinde nanoformülasyonlara dayalı ileride yeni yaklaşımların geliştirilmesinin temelini oluşturacaktır. İnsan meme kanserinin tedavisinde kullanılan Doxorubicin ve Metotreksat gibi toksik ilaçların Cumin ile kombinasyonlarından oluşan bu yeni nanoformulasyonlar ilaçların toksisitesinin minimuma indirilmesine, uzun süre salım sağlanmasına ve aynı zamanda terapötik indeksinin yükselmesinde önemli rol oynayacaktır.