Generation and characterization of tumor spheroids from gastric cancer cell lines, SNU-484 and NCI-N87
Gastrik kanser hücre hatları, SNU-484 ve NCI-N87'den tümör sferoidlerinin üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 775611
- Danışmanlar: PROF. DR. KEMAL BAYSAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Moleküler Tıp, Molecular Medicine
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hücresel ve Moleküler Tıp Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Kanserde, antikanser ilaç etkinliğini ve ilaç direncini tahmin etmek için yeni biyobelirteçlere ihtiyaç vardır. Bu, genellikle kemorezistan olan veya kemoterapiden sonra direnç kazanan mide kanserlerinde özellikle baskılayıcıdır. İn vivo tümörlerin özelliklerini daha doğru bir şekilde gösteren çok hücreli tümör sferoidleri (MCTS) gibi ortaya çıkan üç boyutlu (3D) in vitro modeller, ilaç geliştirmenin ilk aşamalarında terapötik adayların etkinliğini arttırma girişiminde kulllanılmaya başlanılmış ve sonuç olarak, laboratuvar hayvanlarının kullanımını en aza indirmiştir. Bu nedenle, sferoidlerdeki ilaç direnci mekanizmalarının daha kapsamlı araştırılması, preklinik çalışmalarda daha etkili olan antikanser tedavilerinin üretilmesine ve geliştirilmesine yardımcı olabilir. Histopatolojik olarak farklı iki mide kanseri hücre dizileri; SNU-484 ve NCI-N87 ile sıvı kaplama tekniğini kullanarak gastrik MCTS modelleri geliştirdik. Her iki hücre hattında, hücrelerin kültür yapılmasından üç gün sonra kompakt bir küresel morfoloji oluşur. Faz-kontrast görüntüleri, sferoidler içindeki tek tek hücrelerin birbirinden ayırt edilemediğini, sadece sıkı bağlantılara sahip hücre kümelerinin oluştuğunu gösterdi. Görüntüleme, MTT ve akış sitometrik analizlerini kullanarak; MCTS morfolojisi ve büyüme özelliklerini karakterize ettik. MCTS'nin büyüme karakterleri kullanılan bu iki hücre hattı; SNU-484 ve NCI-N87 arasında farklılık gösterdi. SNU-484 MCTS çapta bir artış sergilerken, NCI-N87 MCTS, 9 günlük kültür sırasında çaplarında azalma gösterdi. Akış sitometrik kantifikasyonu, altı günlük bir kültürün sonunda hem SNU-484 hem de NCI-N87 sferoidleri için sferoid canlılığının %90'ın üzerinde olduğunu ortaya çıkardı. Bölünmüş kaspaz 3 (CC3) ve Ki-67 ile immünofloresan boyama da 6. günde sferoidlerin canlı hücrelerden oluştuğunu destekledi. Sferoid kesitleri, 6 günlük oluşumundan sonra sferoidlerin iç katmanları içinde hücrelerin oldukça kompakt ve homojen dağılımını gösterdi. MCTS'nin oluşturulmasından ve karakterizasyonundan sonra MCTS ve 2 boyutlu kültürlerdeki antikanser ilaç yanıtlarını iki kemoterapötik ilaç olan: 5-florourasil (5-FU) ve Dosetaksel kullanarak doz-yanıt eğrilerini karşılaştırdık. Bulgularımız, sırasıyla 5-FU ve Dosetaksel için 2 boyutlu kültürlere kıyasla SNU-484 MCTS'de 23,8 ve 3 kat artışla MCTS'de daha yüksek kemo direnci olduğunu desteklemektedir. NCI-N87 MCTS, hem 5-FU hem de Dosetaksel için uygulanabilir en yüksek ilaç konsantrasyonları boyunca %80 canlılık sergilemiştir. Ayrıca, kanser hücreleri normal hücrelere kıyasla değişmiş hücresel metabolizma gösterdiğinden ve bu metabolik değişiklikleri hayatta kalmak, çoğalmak ve metastaz yapmak için kullandığından, 1H Nükleer Manyetik Rezonans Spektroskopisi (NMR) kullanarak MCTS'deki ilaç direncini hedeflemek için metabolik değişiklikleri vurguladık. MCTS`de 2D kültür modellerine kıyasla yüksek düzeyde laktat bulduk. Bulgularımız hasta dokularından ve biyosıvılardan elde edilen mide kanseri çalışmalarındaki artmış laktat ile uyuşur. Bu, mide kanserinde format artışını gösteren ilk çalışmadır. Bu çalışma, katı bir tümörü oluşturan temel işlevleri özetlediği için, mide kanseri araştırmaları için 3B modellerin yeteneklerine ve bunların karakterizasyonuna ilişkin anlayışımızı geliştirmektedir. Gelecekteki çalışmalar, mide kanseri için çok hücreli sferoidler elde etmek için bu çalışmada oluşturulan stratejilerden yararlanabilir. Bu çalışmada açıklanan 3B model, ilaç etkinliğinin daha doğru bir tahminini sunan antikanser ilaç taraması için yüksek verimli bir platform olarak kullanılma potansiyeline sahiptir. NMR spektroskopisi antikanser terapötiklerine yanıt olarak 3B in vitro mide kanseri modellerinde yeni metabolik biyobelirteçleri deşifre etmek için kullanılabilecek vaat edici bir teknik olarak karşımıza çıkmaktadır.
Özet (Çeviri)
In cancer, novel biomarkers are needed to predict anticancer drug efficacy and resistance. This is particularly pressing in gastric cancers, which are generally chemoresistant or acquire resistance after chemotherapy. The emerging three-dimensional (3D) in vitro models such as multicellular tumor spheroids (MCTS) which recapitulate more accurately characteristics of in vivo tumors have been researched to increase the efficacy of therapeutic candidates during the initial phases of drug development, and as a result, minimize the usage of laboratory animals. Therefore, deeper comprehension of the mechanisms of drug resistance in spheroids may assist in the producing and improving anticancer therapies that are more efficient in preclinical studies. We developed gastric MCTS models using the liquid overlay technique with histopathologically different gastric cancer cell lines; SNU-484 and NCI-N87. A compact spheroid morphology is formed three days after seeding cells in both cell lines. The phase-contrast images demonstrated that individual cells within spheroids could not be discriminated from another, only cluster of cells with tight connections were observed. We further characterize MCTS morphology and growth features by using imaging, MTT and flow cytometric analysis. The growth patterns of MCTS were different between SNU-484 and NCI-N87. SNU-484 MCTS exhibited an increase in diameter, whereas NCI-N87 MCTS demonstrated a slow decrease in their diameter during 9 days of culture. The flow cytometric quantification revealed that the spheroid viability was above 90 % for both SNU-484 and NCI-N87 spheroids at the end of a six-day culture. Immunofluorescence staining with cleaved caspase 3 (CC3) and Ki-67 also supported that spheroids on day 6 consist of viable cells. The spheroid sections were shown to have highly compact and homogenous distribution of cells within inner layers of spheroids after 6 days of generation. After establishing and characterizing of MCTS, we compared the dose-response curves of anticancer drugs in MCTS and monolayer cultures for two chemotherapeutic agents: 5-fluorouracil (5-FU) and Docetaxel. Our findings support the higher chemoresistance in MCTS with 23.8- and 3-fold increase in SNU-484 MCTS compared monolayer counterparts for 5-FU and Docetaxel respectively. NCI-N87 MCTS displayed 80% viability throughout highest applicable drug concentrations for both 5-FU and Docetaxel. We further highlighted the metabolic alterations in MCTS using targeted 1H Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy (NMR). This technique could be helpful for drug testing, since cancer cells demonstrate altered cellular metabolism compared to normal cells and utilize these metabolic alterations to survive, proliferate and metastasize. We have found elevated levels of lactate compared to their 2D culture models, which were previously indicated from gastric cancer studies obtained from patient tissues and biofluids. Ours is the first study demonstrating formate overflow in gastric cancer cell lines. This study advances our understanding of 3D models' capabilities for gastric cancer research and their characterization as it outlines the essential functions that make up a solid tumor. Future studies may benefit from the strategies established in this study to obtain multicellular spheroids for gastric cancer. The 3D model described in this study has the potential to be used as a high-throughput platform for anticancer drug screening that offers a more accurate prediction of the drug efficacy. NMR spectroscopy is a promising tool which further used to decipher novel metabolic biomarkers within 3D in vitro gastric cancer models in response to anticancer therapeutics.
Benzer Tezler
- Nonperiferal terminalalkin sübstitüe ftalosiyaninlerin sentezi, karakterizasyonu ve klik kimyası kullanılarak glukokonjugasyonu
Synthesis and characterization of nonperipheral terminalalkynyl substituted phthalocyanines and their glucoconjugation via click chemistry
ZELİHA KANAT
- Hedefli radyonüklid tedavilerde yeni nesil ajanlar
Novel agents in targeted radionuclide therapy
BURCU UÇAR
Doktora
Türkçe
2018
BiyomühendislikYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ZEYNEP MUSTAFAEVA AKDESTE
PROF. DR. MEHMET ONUR DEMİRKOL
- Karaciğer kitle lezyonlarının değerlendirilmesinde kontrastlı power doppler ultrasonografinin yeri
Başlık çevirisi yok
AHMED SAİD ÇİL
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2002
OnkolojiSelçuk ÜniversitesiRadyodiagnostik Ana Bilim Dalı
Y.DOÇ.DR. AYDIN KARABACAKOĞLU
- Meme kanserinin PD-L1 proteinleri aracılığıyla potansiyel teşhisine yönelik yeni nesil benzotiyazol türevlerinin sentezi ve karakterizasyonu
Synthesis and characterization of new generation benzothiazole derivatives for potential diagnosis of breast cancer through PD-L1 proteins
BÜŞRA YAZICI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALPTÜRK
DR. ÖZGÜR YILMAZ
- Production and characterization of new generation drugs targeting tubulin polymerization
Tübülin polimerizasyonunu hedefleyen yeni nesil ilaçların üretimi ve karakterizasyonu
SEMİNAY GÜLER
Doktora
İngilizce
2023
BiyoteknolojiDokuz Eylül ÜniversitesiGenom Bilimleri ve Moleküler Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜLYA AYAR KAYALI