Geri Dön

Targeted delivery of CpG-oligodeoxynucleotide to breast cancer cells by poly-amidoamine dendrimer-modified magnetic nanoparticles

CpG-oligodeoksinükleotitlerin meme kanseri hücrelerine poli-amidoamin dendrimer kaplı manyetik nanoparçacıklar ile hedeflenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 442002
  2. Yazar: NEGAR TAGHAVİ POURİANAZAR
  3. Danışmanlar: PROF. DR. UFUK GÜNDÜZ, PROF. DR. GÜNGÖR GÜNDÜZ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 203

Özet

Kanser tedavisindeki nanoteknolojik uygulamalardan en önemlisi kanser hücrelerine ilaç, oligonükleotit ve gen taşımak için üretilen nanoparçacıklardır. Nanoparçacıklar tümör hücrelerini hedefleyip öldürürken, sağlıklı dokulara en az düzeyde zarar verecek şekilde tasarlanmalıdır. Bu çalışmada CpG oligodeoksinükleotiti uygun ve etkili bir şekilde tümör hücrelerine taşıması için CpG-ODN ile etkileşime giren nanoparçacıkların geliştirilmesi amaçlanmıştır. CpG-ODN ler hücre ölümü için sinyal kaskadını oluşturan Toll benzeri reseptör 9' u (TLR9) uyarmaktadır. Bu çalışmada Fe3O4 manyetik çekirdek, aminoasilan (APTS) ara katmanı ve katyonik poli-amidoamin (PAMAM) dendrimerden oluşan üç katmanlı manyetik nanoparçacıklar sentezlenmiştir. Nanoparçacıkların karakterizasyonu X-Ray Fotoelektron Spektroskopisi (XPS), Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), Geçirimli Elektron Mikroskobu (TEM), Taramalı Elektron Mikroskobu (SEM), Dinamik ışık saçılımı (DLS), Titreşimli Örnek Manyetometresi (VSM), ve zeta potansiyel analizleri ile yapılmıştır. TEM ve SEM görüntülerinden sentezlenen dendrimer kaplı manyetik nanoparçacıkların (DcMNPs) boyut bakımından uniform karakterde ve ortalama 40±10 nm çapa sahip oldukları görülmüştür. VSM analizi yapılarak DcMNP'lerin süperparamanyetik özellikte oldukları bulunmuştur. Demir oksit nanoparçacıkların sentezi, aminoasilan ile modifiye edilmesi ve dendrimer ile kaplanması FTIR ve XPS analizleri ile valide edilmiştir. Nanoparçacıkların hücre içine alımı FITC bağlı nanoparçacık kullanılarak floresan mikroskobu ile gözlemlenmiştir. Sonuçlar DcMNP'lerin fonksiyonel grupları, simetri mükemmelliği, boyut dağılımı, manyetik özelliği ve toksik olmaması açısından hedeflenmiş kanser tedavisinde ilaç taşıyıcı olarak kullanılabileceğini göstermiştir. CpG-ODN'lerin, çeşitli engelleri aşarak tümör bölgesine başarılı bir şekilde taşınması etkili bir taşıyıcı vektörün kullanılmasına bağlıdır. Çünkü CpG-ODN'ler serumdaki nükleazlar tarafından hızlı bir şekilde yıkıma uğrayabilir ve hücre zarından difüzyonla geçemeyebilirler. Bu çalışmanın ikinci kısmında, CpG-ODN'ler yeni nesil bir polimer olan ve başarılı bir şekilde sentezlenen DcMNP'lerin yüzeyine etkili bir şekilde bağlanmış ve manyetik alan varlığında tümör bölgesine hedeflenmiştir. CpG-ODN'nin, DcMNP'nin yüzeyine bağlandığı agaroz jel elektroforezi, UV spektrofotometre, zeta potansiyel ve XPS analizleri ile belirlenmiştir. Daha sonra, CpG-ODN bağlı DcMNP'lerin hücre içine alındığı MDA-MB231, SKBR3, MCF7, and Doksorubisin dirençli MCF7 hücre hatlarında Prussian Blue boyama yöntemiyle gösterilmiştir. Aynı hücre hatlarında, hücre çoğalma analizi ve akış sitometrisi analizleri yapılarak konjüge nanoparçacıklar için sitotoksisite belirlenmiştir. Sonuçlar sentezlenen DcMNPlerin yüzeyinde çok miktarda pozitif yük bulundurması sebebiyle meme kanseri dokusunda hücre ölümüne sebep olan CpG-ODN molekülleri ile etkili şekilde elektrostatik etkileşime girdiğini; bu nedenle de hedeflenmiş kanser tedavisinde CpG-ODN taşımak için uygun bir taşıyıcı olabileceğini göstermiştir. Bu nanoparçacıklardaki manyetik çekirdek sayesinde harici manyetik alan kullanılarak ilaçların istenilen bölgeye hedeflenmesi sağlanabilmektedir. Çalışmanın bir sonraki kısmında, CpG yüklü nanoparçacıklarının meme kanseri hücrelerine uygulamadan önce ve uygulamadan sonra apoptozla ilgili Bax, Noxa, Puma, Bcl-2, Survivin, ve C-Flip genlerinin ifade düzeylerinde meydana gelen değişiklikler araştırılmıştır. Elde edilen sonuçlara göre CpG yüklü nanoparçacıklarının meme kanseri hücrelerine uygulanmasından sonra apoptozla ilgili genlerin ifade düzeylerinde apoptozu tetikleyecek şekilde değişiklik olduğu gösterilmiştir. Yapılan diğer çalışmalar, farklı hücre hatlarında CpG-ODN ile TLR9'un aktivasyonu, Th1 benzeri sitokin cevabını uyardığını göstermektedir. Bu nedenle farklı konsantrasyonlarda serbest CpG, CpG yüklenmemiş nanoparçacıklar ve CpG yüklenmiş nanoparçacıklar hücrelere uygulanmadan önce ve uygulandıktan sonra IL-6, IL-10, ve TNF-α salımı açısından karşılaştırılmıştır. Sonuçlar CpG yüklenmiş nanoparçacıklar uyguladıktan sonra meme kanseri hücrelerinde IL-6 salımında bir artış olduğunu göstermiştir.

Özet (Çeviri)

One major application of nanotechnology in cancer treatment involves designing nanoparticles to deliver drugs, oligonucleotides, and genes to cancer cells. Nanoparticles should be engineered so that they could target and destroy tumor cells with minimal damage to healthy tissues. This research aims to develop an appropriate and efficient nanocarrier, having the ability of interacting with and delivering CpG-oligodeoxynucleotides (CpG-ODNs) to tumor cells. CpG-ODNs activate Toll-like receptor 9 (TLR9), which can generate a signal cascade for cell death. In our study, we utilized three-layer magnetic nanoparticles composed of a Fe3O4 magnetic core, an aminosilane (APTS) interlayer and a cationic poly(amidoamine) (PAMAM) dendrimer. The detailed characterization of synthesized nanoparticles was performed by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscope (SEM), dynamic light scattering (DLS), zeta-potential, and vibrating sample magnetometer (VSM) analyses. TEM and SEM images indicated that synthesized dendrimer-coated magnetic nanoparticles (DcMNPs) have mono-disperse size distribution with an average particle diameter of 40±10 nm. DcMNPs were found to be superparamagnetic through VSM analysis. The synthesis, aminosilane modification, and dendrimer coating of iron oxide nanoparticles were validated by FTIR and XPS analyses. Cellular internalization of nanoparticles was studied by using fluorescence microscopy for FITC-bound nanoparticles. Results demonstrated that the synthesized DcMNPs, with their functional groups, symmetry perfection, size distribution, magnetic properties, and nontoxic characteristics could be suitable nanocarriers for targeted cancer therapy upon loading with various anticancer agents. Successful transfer of the CpG-ODN to the tumor site is dependent on the development of an efficient delivery vector to overcome various hurdles, such as rapid degradation by serum nucleases and poor diffusion across the cell membrane. In the second part of this study, CpG-ODN was efficiently bound onto the surface of newly synthesized DcMNPs which can be targeted to the tumor site under magnetic field. The validation of CpG-ODN binding to DcMNPs was performed using agarose gel electrophoresis, UV-spectrophotometer, zeta-potential, and XPS analyses. Then, internalization of CpG-bound nanoparticles was evaluated in MDA-MB231, SKBR3, MCF7, and Doxorubicin-resistant MCF7 (MCF7/Dox) cell lines with Prussian blue staining method. Cytotoxicity of conjugates was assessed in fore-mentioned cell lines based on cell viability by XTT and flow cytometric analyses. Our results indicated that the synthesized DcMNPs having high positive charges on their surface could attach efficiently to CpG-ODN molecules via electrostatic means and induce cell death in breast tumor cells and could be considered a suitable targeted delivery system for CpG-ODN in biomedical applications. The magnetic core of these nanoparticles represents a promising option for selective drug targeting as they can be concentrated and held in position by means of an external magnetic field. In the next part, we investigated the expression profiles of apoptosis-related genes, such as Bax, Noxa, Puma, Bcl-2, Survivin, and C-Flip before and after treatment with CpG-loaded nanoparticles in breast cancer cells. The results indicated that after treatment of the cells, the expression profile of apoptosis-related genes showed a change compared to untreated cells which indicates triggering of the apoptotic pathways in the cells. Studies show that the TLR9 activation with CpG-ODN may induce a Th1-like cytokine response in various cells, therefore, the release of IL-6, IL-10, and TNF-α was examined after treating the cells with different concentrations of free CpG, unloaded nanoparticles, and CpG-loaded nanoparticles and compared with the amount of release by the untreated cells. The results showed an increase in the released amount of IL-6 after treatment with CpG-loaded nanoparticles in breast cancer cells.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    741610

    Targeted delivery of atorvastatin by aptamer gated silica nanoparticles in atherosclerosis cell culture model

    Ateroskleroz hücre kültürü modelinde aptamer valfli silika nanoparçacıklarla hedefe yönelik atorvastatin taşınması

    ELİF ÖZTEMİZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    BiyofizikYeditepe Üniversitesi

    Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BİLGE GÜVENÇ TUNA

    PROF. DR. SONER DOĞAN

  2. Tez No

    780589

    Targeted and controlled delivery of therapeutic agents using polymeric materials: Hydrogels, nanofibers, nanogels and micelles

    Terapötik ajanların polimerik malzemeler kullanarak hedefli ve kontrollü salınımı: Hidrojeller, nanolifler, nanojeller ve miseller

    İSMAİL ALTINBAŞAK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    KimyaBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AMİTAV SANYAL

    PROF. DR. RANA SANYAL

  3. Tez No

    587935

    Smart polymeric carriers:Targeted delivery of therapeutic agents

    Akıllı ilaç taşıyıcılar: terapötik ajanların hedefli teslimi

    MERVE KARAÇİVİ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    KimyaBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. RANA SANYAL

    PROF. DR. AMİTAV SANYAL

  4. Tez No

    812609

    Development of Targeted Drug Release Systems as an Effective Therapy for COVİD-19

    COVİD-19 için etkili bir tedavi olan hedefli ilaç salim sistemlerinin geliştirilmesi

    ASLI AKGÜL

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    BiyoteknolojiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi

    Medikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜL GÖK

  5. Tez No

    473236

    Design of micelle embedded chitosan nanocomposites for targeted delivery of hydrophobic drugs

    Hidrofobik ilaçların hedeflenmiş ilaç taşınımında kullanımı için misel gömülü kitosan nano kompozitlerin üretilmesi

    ESRA CİHAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Kimyaİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HÜRRİYET POLAT

Geri Dön