Development of Cancer Cell Selective Photodynamic Therapy Agents & Bio-Chemiluminescent Probes for Tumor Imaging
Kanser Hücrelerine Seçici Fotodinamik Terapi Ajanlarının ve Tümör Görüntülemesi İçin Biyo-Kemilüminesan Ajanların Geliştirilmesi
- Tez No: 738464
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ SAFACAN KÖLEMEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Kimya, Biochemistry, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 253
Özet
Kanser en büyük küresel sağlık tehditlerinden biridir. Geleneksel yöntemleri içeren terapiler karmaşık yan etkilere sebep olan çeşitli dezavantajlara sahiptir. Son zamanlarda alternatif kanser tedavi yöntemleri kullanılmaya başlanmıştır. Bu amaçla Fotodinamik Terapi (FDT) umut verici bir tedavi yöntemi olarak ortaya çıkmıştır. FDT yöntemi için birçok ışığa duyarlı ilaç adayı (PS) geliştirilmiştir. Fakat kanser hücrelerine karşı seçiciliği olan ve sağlıklı hücrelerin zarar görmemesini amaçlayan seçici FDT doğrultusunda çalışmalar hızla devam etmektedir. Bu doğrultuda, kanser hücresi için seçici FDT eldesi için tezin birinci kısımda aktive edilebilir resorufin bazlı ışığa duyarlaştırıcılar (R1, RR-1, RB-1 ve RAM) geliştirilmiştir. İlk ajan olan R1, literatürdeki ilk resorufin bazlı PS olmakla beraber, ilk monoamin oksidaz (MAO) ile aktive edilebilir PDT ajanıdır. RR-1 ise teranostik ajan olarak sınıflandırılan ve H2O2 ile reaksiyona girerek kanser hücrelerinde hem görüntüleme hem de terapi özellikleri sergileyen ilk resorufin-bazlı aktive edilebilir FDT ajanıdır. Bu tez kapsamında geliştirilen üçüncü ajan olan RB-1, glioblastoma hücrelerinin görüntülenmesi ve ablasyonu için tasarlanmış ilk -galaktosidaz enzimine duyarlı PS'dir. Çift analite duyarlı PS'lerin sahip oldukları ilave kontrol mekanizması PS aktivasyonunu esnasında normal hücrelerde istenmeyen fotositotoksisiteyi önlediği bilinmektedir. Bu doğrultuda, Aminopeptidaz N (APN) ve Monoamin Oksidazı (MAO) aşırı eksprese eden karaciğer kanseri hücrelerinin tedavisi için kullanılabilecek ilk resorufin bazlı PS olan RAM ajanı tasarlanmıştır. Floroforların uyarılmasında harici ışık kaynağına olan ihtiyaç klinik uygulamalarda geleneksel floroforların daha geniş kabul görmesini önemli bir ölçüde engeller. Bu sebeple son on yılda alternatif görüntüleme teknikleri önerilmiştir. Lusiferin-lusiferaz çiftini kullanarak çalışan biyolüminesan biyo-ilhamlı görüntüleme yöntemlerinden biri olarak ortaya çıkmıştır. Biyolüminesans harici ışık kaynağını ortadan kaldırır ve temel durumuna gevşerken ışık yayan uyarılmış oksilusiferin oluşturmak için katalizör olarak bir lusiferaz enzimi gerektirir. Biyolüminesansın ilkelerini kullanarak prostat kanserinin görüntülenmesinde yeni bir matriptaz ile aktive edilebilir prob (A1) tezin ikinci kısmında geliştrilmiştir. Matripaz prostat kanserinde yüksek miktarda ekspresyon gösterir ve görüntülenme uygulamaları için önemli biyobelirteçlerden biri olarak görülür. Lusiferin-lusiferaz temelli görüntülemenin enzime olan ihtiyacı, özellikle de verimsiz lusiferaz transfeksiyonu durumunda, in-vivo deneylerde zorluklara sebep olmaktadır. Bu amaçla, tezin son kısmı aktivasyon için herhangi bir ek katalizör gerektirmeyen, kimyasal reaksiyona dayalı bir görüntüleme yöntemi olan yeni kemilüminesans probların geliştirilmesine odaklanmaktadır. Yeni nesil kemilüminesans problar, sulu çözeltilerde gelişmiş çözünürlük ve daha parlak emisyona sahip π-konyügasyonu uzatılmış, fenoksi 1,2-dioksetanlardır. Çekirdek yapıdaki fenolik grup, kemilüminesans sinyalinin üretiminde ilgili analit ile tetiklenebilen kafesleme (maskeleme) gruplarının eklenmesi için uygundur. Bugüne kadar birçok aktive edilebilir kemilüminesans prob geliştirilmiş olsa da, hücre içi organelleri hedefleyen ve aktifleştirilebilirler bir kemilüminesan ajan henüz literatürde rapor edilmemiştir. Bu doğrultuda, ilk mitokondri hedefli ve lösin aminopeptidaz (LAP) ile aktive olabilen fenoksi-1,2-dioksetan bazlı kemilüminesans prob (MCL) örneği sentezlenmiş ve test edilmiştir. LAP, peptitlerden N-terminal lösini ayıran önemli bir metalopeptidazdır ve tümör hücrelerinin invazyonu ile birlikte proliferasyonunda çok önemli roller alır. MCL, ilk kez kemilüminesans mekanizmasına dayalı kanser hücrelerinin organel görüntülemesini mümkün kılar.
Özet (Çeviri)
Cancer is one of the major global health threats. Therapies involving conventional methods have a range of drawbacks, resulting in complicated adverse effects. Recently, alternative therapy methods have been introduced for cancer treatment. To this end, photodynamic therapy (PDT) emerged as a promising treatment modality. Many photosensitizers (PS) have been introduced as promising drug candidates for PDT action. However, selectivity towards cancer cells, without harming healthy cells appeared as one of the challenges in PDT. Herein, in the first part activatable resorufin-based photosensitizers (R1, RR-1, RB-1, and RAM) are introduced for selective PDT on cancer cell. The first agent, R1, not only marks the first resorufin based PS, but also features the first Monoamine Oxidase (MAO) activatable PDT agent. RR-1, on the other side, is the first resorufin-based activatable PDT agent, which is classified as a theranostic agent, exhibiting both imaging and therapy properties in cancer cells upon reacting with H2O2. The third agent developed in the scope of this thesis namely RB-1 illustrates the first -galactosidase responsive PS for imaging and ablation of glioblastoma cells. Dual analyte responsive PSs are known to prevent undesired photocytotoxicity on normal cells due to the presence of an additional control mechanism PS activation. In this direction, we designed a dual locked resorufin-based PS, RAM, which marks the first ever resorufin-based double aPS that can be utilized for the treatment of Aminopeptidase N and Monoamine Oxidase overexpressing liver cancer cells. Need for external light source in the excitation of fluorophores dramatically restricts the wider acceptance of conventional fluorophores in clinical practices. In this sense, alternative imaging techniques were proposed in the last few decades. Bioluminescence, which utilizes luciferin-luciferase pair, emerged as one of the bio-inspired imaging methods. It eliminates the external light source and requires a luciferase enzyme as a catalyst to form excited oxyluciferin, which emits light while relaxing to its ground state. By using the principles of bioluminescence, a novel matriptase activatable probe (A1) was proposed in the imaging of prostate cancer. Matriptase shows elevated expression in prostate cancer and plays as one of the important biomarkers in the imaging applications. Enzyme dependence of luciferin-based imaging brings difficulties during in-vivo experiments, especially in the case of inefficient luciferase transfection. For this purpose, the last part of the thesis focuses on the development of novel chemiluminescent probes, an imaging method based on a chemical reaction, which does not require any additional catalyst for activation. New generation chemiluminescent probes are -elongated, phenoxy 1,2-dioxetanes, which possesses enhanced solubility and brighter emission in aqueous solutions. The phenolic group in the core structure is suitable for insertion of caging (masking) groups that are triggerable with the analyte of interest in the production of chemiluminescence signal. Although many activatable chemiluminescent probes have been developed so far, organelle targeted activatable ones are not reported yet in the literature. In this direction, first ever example of a mitochondria targeted and leucine aminopeptidase (LAP) activatable phenoxy-1,2-dioxetane based chemiluminescent probe (MCL) was synthesized and discussed. LAP is an important metallopeptidase cleaving N-terminal leucine from peptides and takes crucial roles in invasion, proliferation of tumor cells. MCL offers the first ever organelle imaging of cancer cells based on chemiluminescence mechanism.
Benzer Tezler
- Development of cancer cell selective and red absorbing phototheranostic agents
Kanser hücresi seçici ve kırmızı bölgede soğurma yapan fototeranostik ajanların geliştilmesi
BÜŞRA ARSLAN
- Hidrazon içeren aktifleştirilebilir ve teranostik özelliğe sahip yeni fotodinamik terapi ajanlarının sentezi ve uygulanması
Synthesis and application of new photodynamic therapy agents with activaable and theranostic properties containing hydrazones
BÜŞRA SAY
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyoteknolojiKonya Gıda ve Tarım ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YUSUF ÇAKMAK
- Kinolin sübstitüe ftalosiyaninlerin sentezi, optik ve elektrokimyasal özelliklerinin incelenmesi
Synthesis and examination of optical and electrochemical properties of quinoline-substituted phthalocyanines
FUAT DAHİL
- Yeni nesil tirozinaz enzimi floresan sensörü ve tirozinaz ile aktifleşebilir fotodinamik terapi ajanının geliştirilmesi
Development of novel fluorescent tyrosinase enzyme sensor and tyrosinase acti̇vable photodynamic therapy agent
İMRAN VERİRŞEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyokimyaKonya Gıda ve Tarım ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SÜNDÜS ERBAŞ ÇAKMAK
- Nanoparticle enabled diagnosis and combination therapy of cancer
Nanoparçacık destekli kanser tanı ve kombine tedavi araştırmaları
EDA ÇELİKBAŞ
