Calcium signal modulation based on the photo electrical stimulation of voltage-gated ion channels in cancer cells enables a novel approach in cancer therapy
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 667929
- Danışmanlar: PROF. DR. ÖZLEM YALÇIN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Biyofizik, Biyomühendislik, Science and Technology, Biophysics, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Yarı iletken organik polimerler ile gömülü biyoelektronik arayüzlere sahip hücrelerin fotoelektrik uyarımı, retina protezi gibi nöroprotetikte umut verici uygulamalar olarak gösterilmiştir. Hücre zarlarının fotoelektrik uyarımı, yarı iletken malzemelerdeki fotoelektrik yük ayırma mekanizması vasıtasıyla voltaj kapılı iyon kanallarını aktive eder ve hücre içi kalsiyum seviyesini değiştirebilir. Öte yandan, kanser hücrelerinde voltaj kapılı iyon kanallarının kalsiyum sinyal değişimiyle hücre apoptozunu indüklemek için hedeflenmesi, daha önce açıklanmış olan etkili bir mekanizmadır. Bu bağlamda, foto-aktif organik polimerler kullanarak hücre içi kalsiyumu değiştirmeyi amaçlayan voltaj kapılı iyon kanallarının uzaktan kontrolü, kanser tedavisinde yeni bir teknoloji olabilir. Bu çalışmada, meme kanseri hücreleri uyarmak için, P tipi yarı iletken yapı (ITO (Indium thin oxide)/P3HT (poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)) ve PN (ITO/ ZnO (Zinc oxide)/ P3HT) fotovoltaik bağlantıları kullandık. Kalsiyum görüntüleme, bu fotostimülasyonun (8mW / Cm2 yeşil ışık yoğunluğunda) göreceli hücre içi kalsiyumun yerini aldığını gösterdi. Hücre içi kalsiyumdaki bu tedirginlik, nöronları güvenli bir şekilde uyardığı bildirilen düşük ışıkla tedavi özellikleri (10 mW Cm2 yeşil ışık yoğunluğu ve 50ms ışık süreleri) ile apoptoz ve nekroza neden olur. MDA-MB-231 hücreleri üzerinde gerçekleştirilen MTT hücre canlılık testi [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide], ITO / P3HT numuneleri için% 20-30 hücre ölüm oranı ve ITO / ZnO / P3HT numuneleri için% 51-60 hücre ölüm oranı göstermiştir (10 mW / cm2 ışık yoğunluğu, 50 ms darbe süresi ve 3 Hz frekans ile 24 saat ışık uygulaması altında). Ayrıca western blot analizi, ITO / P3HT substratı üzerinde büyütülen işlenmiş MDA-MB-231 hücreleri için PARP'ın aktivasyonunu kanıtladı. Bu tezde sunduğumuz sonuçlara dayanarak, hücrelerin fotoelektrik uyarımı (uzun süreli aşırı uyarılma yoluyla) kanser hücrelerinde hücre ölümüne neden olabilir.
Özet (Çeviri)
Photoelectrical stimulation of cells with bioelectronic interfaces embedded with semiconductor organic polymers has been shown promising applications in neuroprosthetics such as retinal prothesis. Photoelectrical stimulation of the cell membranes activates voltage-gated ion channels through photoelectrical charge separation mechanism in the semiconductor materials and it can alter intracellular calcium level. On the other hand, targeting voltage gated ion channels in cancer cells to induce cell apoptosis through calcium signaling alternation is an effective mechanism which has been explained before. In this regards, remote control of the voltage-gated ion channels aimed to alter intracellular calcium by using photo-active organic polymers can be a novel technology in cancer therapy. In this thesis, we used p type semiconductor structure (ITO (Indium thin oxide)/P3HT (poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl)) and pn (ITO/ ZnO (Zinc oxide)/ P3HT) photovoltaic junctions to stimulate breast cancer cells. We showed that the photostimulation of electrically excitable breast cancer cells through photocapacitive currents generated by the photovoltaic junctions are able to excite the cells and alternate intracellular calcium based on the calcium imaging experiments, and it can induce apoptosis and necrosis at low light treatment properties (10 mW/ Cm2 green light intensity, and 50ms light durations). MTT [3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide] cell viability test for MDA-MB-231 cells showed 20-30% cell death for ITO/ P3HT and 51-60% cell death for ITO/ZnO/P3HT samples (under 24hr light treatment with 10mW/cm2 light intensity, 50ms pulse duration, and 3Hz frequency). In addition, Annexin V and PI fluorescent staining showed both apoptosis and necrosis for treated cells grown on top of the ITO/P3HT substrate. Moreover, western blot analysis proved the activation of the Poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) for the treated MDA-MB-231 cells grown on top of the ITO/P3HT substrates which indicates PARP mediated cell death. Based on the results that we report in this thesis, photoelectrical stimulation of cells (through long time overstimulation) can induce cell apoptosis and necrosis in cancer cells.
Benzer Tezler
- Tracking of intracellular calcium signals for segregation of single-cells
Tek hücre kümelenmesinde intersellüler kalsiyum sinyallerinin takibi
MÜGE ATIŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
BiyofizikKoç ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HALİL BAYRAKTAR
- Sıçan duyusal sinir hücrelerinde kisspeptinin hücre içi kalsiyum sinyalleşmesi üzerine etkisi
Kisspeptin leads to calcium signaling in cultured rat dorsal root ganglion neurons
FERAH BULUT
- A neuromodulatory mechanism for state-dependent nutrient detection in Drosophila
Başlık çevirisi yok
HABİBE ÜÇPUNAR
Doktora
İngilizce
2017
Beslenme ve DiyetetikLudwig-Maximilians Universität MünchenProf. Dr. ILONA GRUNWALD KADOW
- Karadeniz ve Marmara Denizi'nde son 20000 yıl'da meydana gelen paleoşinografik ve paleoiklimsel değişimler
Paleoceanographic and paleoclimatic changes in Black Sea and Marmara Sea in last 20.0000 years
ÜMMÜHAN SANCAR
Doktora
Türkçe
2010
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesiİklim ve Deniz Bilimleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. M. NAMIK ÇAĞATAY
- Osteoblast benzeri hücrelerde zoledronik asit, bevasizumab, deksametazon ve selenyumun kalsiyum sinyali, apoptoz ve oksidatif stres üzerine etkilerinin araştırılması
In the osteoblast-like cells, the investigation of effects of zoledronic acid, bevacizumab, dexamethasone and selenium on calcium signal, apoptosis and oxidative stres
TAYFUN YAZICI
Doktora
Türkçe
2017
BiyofizikSüleyman Demirel ÜniversitesiAğız Diş ve Çene Cerrahisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLPERİ KOÇER
PROF. DR. MUSTAFA NAZIROĞLU