Investigation of in vitro cytotoxic effects of heparin coated iron oxide nanoparticles combined with TPP-DCA on human hepatocellular carcinoma cell line HEPG2
Heparin ile Kaplanıp TPP-DKA ile Konjuge Edilmiş Demir Oksit Nanoparçacıklarının İnsan Karaciğer Kanser Hattı Üzerindeki Etkisinin in vitro Araştırılması
- Tez No: 513363
- Danışmanlar: PROF. DR. NÜLÜFER TÜLÜN GÜRAY, PROF. DR. MÜRVET VOLKAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Biology, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Tıpta nanoteknoloji, nanoparçacıkların uygulamalarını içeren kanser biyoteknolojisinin yükselen alanlarından biri olup, kanser teşhisi, görüntüleme ve terapötik ilaç gönderimi alanlarında giderek daha çok kullanılmaktadır. Nanoparçacık kullanımının avantajlarından biri tümör dokusuna göre spesifik olarak dizayn edilebilmesidir. Bu özelliği ile ilaç gönderimindeki verimin artırılmasına katkı verirken hedef dışı toksisitenin azalmasını da sağlamaktadır. Bu çalışmada kullanılan demir oksit nanoparçacıklarının boyutu 100 nm'den küçük olmasına rağmen ilaç gönderimi için büyük yüzey alanı oluşturmaktadır. Tümör metabolizması göz önünde bulundurulduğunda hedeflenmiş terapötik ajanlar tümör tedavisinde potansiyel alternatiflerdir. Çoğu kanser hücresinde hızlı çoğalma apoptoza direnme ve oksijen yokluğunda dahi büyümeye olanak sağlayan işlevi bozulmuş mitokondriler ile ilişkilendirilmiştir. Bir pirüvat dehidrogenaz kinaz inhibitörü olan dikloroasetat (DKA) bu süreci tersine çevirerek proliferasyonu azaltmakta ve tümör büyümesini engellemektedir. Ancak, DKA'nın bu etkiyi gösterebilmesi için gereken doz çok yüksektir. Farmakolojik olarak uygun dozu kullanabilmek için DKA'nın hücresel alımını artırabilecek manyetik nanoparçacıklar daha etkili bir alternatif olarak karşımıza çıkmaktadır. Bu sebeple bu çalışmada, demir oksit nanoparçacıkları (Fe3O4) önce heparin ile modifiye edilmiş, dikloroasetat (DKA) heparin katmanları arasına yerleştirilmiş ve glikoz kanallarını kullanarak hücre içine girebilmesi için 2-D Glucose ile konjüge edilmiştir. Ayrıca mitokodriyel alımı artırmak için DKA trifenilfosfonyum (TPP) ile bağlanmıştır. Nanoparçacıkların hücre içine alımı, sitotoksisiteleri, mitokondriyel membran potansiyeli ve apoptotik yolaklar üzerine etkileri insan hepatoselüler karsinoma hücre hattı olan HepG2 üzerinde analiz edilmiştir. Çıplak nanoparçacık, 1 kat heparinle kaplanmış TPP-DKA ile konjüge edilip 2-DG bağlanan nanoparçacıklar ile 2 kat heparinle kaplanmış TPP-DKA ile konjüge edilip 2-DG ile bağlanan ve bağlanmayan nanoparçacıklar ile gerçekleştirilen hücresel alım deneylerinin sonucunda heparin kaplamanın ve 2-DG konjügasyonunun nanoparçacıkların hücre içine alımını kayda değer miktarda artırdığı gözlemlenmiştir. Sitotoksisite sonuçlarına göre, hazırlanan nanoparçacıklar ticari olarak satılan Na-DKA ilacına oranla kanser hücrelerine DKA gönderimini artırmıştır. Apoptotik etkilerini değerlendirmek amacıyla yapılan apoptoz deneyinden elde edilen sonuçlar hazırlanan nanoparçacıkların kanser hücrelerini nekroz yerine apoptoza sürüklediğini göstermiştir. Bunun yanısıra, kullanılan nanoparçacık ürünü mitokondri membranını hiperpolarizasyondan depolarizasyona kaydırarak mitokondriyel membran potansiyelini yüksek miktarda azaltmış ve 2 kat heparinle kaplanmış TPP-DKA ile konjüge edilip 2-DG bağlanan nanoparçacıklar yalnızca DKA gönderimini artırmamış, aynı zamanda hepatoselüler karsinoma hücre hattı olan HepG2 hücrelerinin apoptoz yoluyla ölümüne neden olmuştur.
Özet (Çeviri)
Nanotechnology in medicine involves the applications of nanoparticles and one of the rising field is cancer nanotechnology, which has been increasingly used in cancer diagnostics, imaging, and therapeutic drug delivery. The advantage of the use of the nanoparticles is that, they can be designed to be specific for tumor tissue. This allows increased drug delivery efficiency and reduced off-target toxicities. Iron oxide nanoparticles used in this study are smaller than 100 nm but still it gives an enhanced surface area for the delivery of drugs. Considering the tumor metabolism, targeted therapeutic agents are an alternative anti-tumor treatment which has wide potentials. In most cancer cells, fast growing is related to the disabled mitochondria and consequently cells resist to undergo apoptosis and able to grow in the absence of oxygen. Dichloroacetate (DCA) which is a pyruvate dehydrogenase kinase inhibitor, reverse this process, reduce proliferation and inhibit the tumor growth. However, the DCA dose required to show this effect is significantly high. In order to use a pharmacologically suitable dose, magnetic nanoparticles which can increase the cellular uptake of DCA can be a more efficient alternative. Therefore, in this study, iron oxide nanoparticles (Fe3O4) were first modified with heparin, Dichloroacetate (DCA) is placed inside the heparin layers and in order to use glucose channels, conjugated with 2-deoxy-D-glucose. Triphenlyphosphonium (TPP) was also added to induce the uptake by mitochondria. Internalization of nanoparticles, their cytotoxicity, effects on mitochondrial membrane potential and apoptotic pathways were further analyzed in human hepatocellular carcinoma cell line, HepG2. Uptake assays performed with naked nanoparticles, 1-layer heparin coated TPP-DCA conjugated 2-DG attached nanoparticles, and nanoparticles with 2-layer heparin coated TPP-DCA conjugated with or without 2-DG showed that, heparin coating and 2-DG conjugation significantly increased cellular uptake of particles. Cytotoxicity experiments showed that, tailored nanoparticles increased DCA delivery into cancer cells compared to commercially available Na-DCA drug even when it was conjugated to triphenylphosphonium (TPP). Apoptosis studies indicated that tailored nanoparticles drive cells to undergo apoptosis rather than necrosis. Also, they decreased mitochondrial membrane potential, shifting the hyperpolarization to depolarization indicating that, 2-layer heparin coated TPP-DCA conjugated 2-DG attached nanoparticles not only increased DCA delivery significantly, but also killed hepatocellular carcinoma, HepG2 cells through apoptosis.
Benzer Tezler
- Ag@NP bağlı amino asitlerle modifiye edilmiş heparin türevlerinin sentezi ve farklı hücre hatlarındaki sitotoksik etkilerinin araştırılması
Synthesis of heparin derivatives modified with Ag@NP linked amino acids and investigation of their cytotoxic effects on various cell lines
MUHAMMET TURGUT
- Denizel canlı kaynaklardan izole edilen glikozaminoglikanların insan glioblastoma U87MG hücreleri üzerindeki etkilerinin araştırılması
Investigation of the effects of glycosaminoglycans isolated from marine living resources on human glioblastoma U87MG cells
NEBAHAT BUŞRA AKSOY
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Biyolojiİstanbul ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT PEKMEZ
- Taçlı fiğ (Coronilla varia) ve gazelboynuzu (Lotus corniculatus) bitki ekstraktlarının meme kanseri hücrelerinde ın vitro sitotoksik etkilerinin moleküler seviyede incelenmesi
Molecular investigation of in vitro cytotoxic effects of crownvetch (Coronilla varia) and bird's-foot trefoil (Lotus corniculatus) plant extracts on breast cancer cells
ŞERİFE YERLİKAYA
Doktora
Türkçe
2019
BiyoteknolojiKastamonu ÜniversitesiGenetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET CENGİZ BALOĞLU
- Doğu ballıbabası (Wiedemannia orientalis) bitkisinin su ekstraktlarının in vitro sitotoksik potansiyelinin incelenmesi
Investigation of in vitro cytotoxic potential of water extract of Wiedemannia orientalis
GAMZE BURCU
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
GenetikKastamonu ÜniversitesiGenetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET CENGİZ BALOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENİS FUAT TÜFEKCİ
- Bazı fenolik bileşiklerin ın vitro sitotoksik, genotoksik ve oksidatif etkileri
In vitro cytotoxic, genotoxic and oxidative effects of some phenolic compounds
SELÇUK ÇEKER