Insights from a 3D culture model : Exploring the synergistic ımpact of tissue stiffness and matrix composition on tumor progression
3B kültür modelinden içgörüler: Doku sertliği ve matris bileşiminin tümör i̇lerlemesi üzerindeki sinerjistik etkisini keşfetmek
- Tez No: 812416
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ECE ÖZTÜRK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Tıbbi Biyoloji, Bioengineering, Biotechnology, Medical Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hücresel ve Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 78
Özet
Hücre Dışı Matris (HDM), temel hücresel süreçleri düzenleyen çok yönlü bir ağdır. Matris, bileşimi ve organizasyonu HDM'nin mekanik ve kimyasal imzasını belirleyen geniş bir protein ve karbonhidrat dizisi içerir. HDM'nin yapısı, fizyolojik olaylarda sıkı bir şekilde modüle edilirken, kimyasal ve mekanik özellikler, malignite sırasında anormal bir şekilde değişir. Çeşitli matris bileşenlerinin aşırı üretimi, çapraz bağlanması ve bununla beraber matrisin yeniden şekillenmesinde yer alan enzimlerin düzensizliği ile meydana gelen akciğer doku sertleşmesi tümör ilerleyişine eşlik etmektedir. Tümör dokularının sertliğinin anormal artışı, mekanik girdilerin biyokimyasal sinyallere dönüştürülmesi için aktivasyonu gerekli olan mekanik olarak duyarlı reseptörler aracılığıyla algılanır. Tümör dokuları sertleştikçe, yüzey reseptörlerinin artan aktivasyonu, kanser hücrelerinin epitelden mezenkimal geçişine yol açar ve kök hücre benzeri özelliklerini destekler. Tümör mikro ortamının biyokimyasal ve biyomekanik özelliklerini temsil etmek, kanser ilerlemesinin modellenmesinde ve terapatik rejimlerin etkinliğinin arttırılmasında son derece önemlidir. Bu nedenle, doku sertleşmesinin ligant bileşimi ve konsantrasyonundan bağımsız olarak değiştirilmesini sağlayan bir in vitro model oluşturmak, sertleşmenin tümör ilerlemesi üzerindeki özgün etkisini incelemek için büyük değer taşımaktadır. Ek olarak, dokuların sertleşmesinin diğer parametrelerden ayrıştırıldığı bir 3D modelde organa özgü doku bileşenlerine göre tümör hücrelerinin in vivo özelliklerini taklit etmek, kapsamlı hastalık modellemesine olanak tanır. Artan doku sertleşmesinin, farklı doku bileşimleriyle etkileşimde bulunan akciğer kanser hücrelerinin malignitesini modüle etme üzerindeki etkisi, bir in vitro 3D kültür modelinde incelenmemiştir. Bu çalışmada, aljinat ve iki farklı hücre dışı matris, hücresizleştirilmiş akciğer ve tümörijenik bazal membran, kullanılarak cifte ağ yapıda hidrojel modelleri oluşturulmuştur. Bu modeller kullanılarak, kanser hücrelerinin EMT aktivasyon ve kök hücresel yeteneklerinin, mikro ortamın sertliği ile matrisin tümörijenik bileşimi arasındaki sinerjik etkileşimler yoluyla desteklendiği ortaya çıkarılmıştır. Ek olarak, mekanotransdüksiyon sürecinin iyi bilinen bir regülatorü olan PI3K geninin yokluğunun, tümör mikro ortamının sertliğinin artmasıyla telafi edilebildiği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Extracellular Matrix (ECM) is a highly versatile network that regulates essential cellular processes. The matrix contains a wide array of proteins and carbohydrates, the composition and organization of which determines the mechanical and chemical signature of the ECM. The architecture of the ECM is tightly modulated in physiological events, whereas the chemical and mechanical properties are altered aberrantly during malignancy. The elevated stiffening of lung tissues due to excessive production of the matrix components, increased crosslinking, as well as the deregulation of enzymes involved in matrix remodeling and degradation accompany tumor progression. The aberrant increase in stiffness of tumor tissues is received through mechano sensitive receptors whose activation is required for the transmission of mechanical inputs into biochemical signals. As tumor tissues stiffen, elevated activation of surface receptors leads to epithelial to mesenchymal transition of cancer cells as well as promotes their stem cell like characteristics. Recapitulating the biochemical and biomechanical properties of the tumor microenvironment is of utmost importance in modelling cancer progression and enhancing the efficacy of therapeutic regimes. Hence, generating an in vitro model which enables alteration of tissue stiffening independently from ligand composition and concentration is of great value for examining the sole impact of stiffening on tumor progression. In addition, mimicking in vivo characteristics of tumor cells with respect to organ-specific cues in a 3D model where tissue stiffness is decoupled from other parameters enables comprehensive disease modeling. The impact of elevating tissue stiffness on modulating the malignancy of cancer cells in different ECM compositions has not been studied in an in vitro 3D culture model. In this study, a fully defined double network of alginate and two different matrices, decellularized healthy bovine lung ECM and tumorigenic basement membrane, is generated. Utilizing this model, it has been revealed that EMT activation and stemness abilities of cancer cells are promoted through synergic interactions between the stiffness of the microenvironment and tumorigenic composition of the matrix. In addition, the absence of PI3K gene, a well-known mediator of mechanotransduction process, is compensated through elevated stiffness of the tumor microenvironment.
Benzer Tezler
- Utilization of 3D cell culture methodologies to model Alzheimer's disease
Alzaymır hastalığını modellemek için 3B hücre kültürü metodolojilerinin kullanılması
RÜMEYSA BİLGİNER KARTAL
Doktora
İngilizce
2025
Biyomühendislikİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHU ARSLAN YILDIZ
DOÇ. DR. SİNAN GÜVEN
- Endodermal hepatik organoidlerde (eHEPO) kültür mikroçevre modifikasyonlarının fonksiyon ve matürasyona etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of culture microenvironment modifications on function and maturation in endodermal hepatic organoids (eHEPO)
CEMİLE NUR AGACA
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
BiyolojiDokuz Eylül ÜniversitesiGenom Bilimleri ve Moleküler Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERİFE ESRA ERDAL BAĞRIYANIK
- Development of brain-mimetic hydrogels for modelling neuronal differentiation
Nöronal farklılaşmayı modelllemek için beyin-mimetik hidrojel geliştirilmesi
DUYGU TURAN SORHUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyomühendislikKoç ÜniversitesiHücresel ve Moleküler Tıp Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ECE ÖZTÜRK
- Bakır alaşımları esaslı anti-bakteriyel yüzey kaplamalarının üretimi ve karakterizasyonu
Anti-bacterial efficacy of wire arc sprayed copper alloy coatings against various pathogens
SAMİ ARDA KOCAMAN
Doktora
Türkçe
2022
Klinik Bakteriyoloji ve Enfeksiyon Hastalıklarıİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZGÜL KELEŞ
- Lab-on-a-chip devices with patterned hydrogels: Engineered microarrays for biomolecule fractionation, organ-on-chip and desalination
Başlık çevirisi yok
BURCU GÜMÜŞCÜ
Doktora
İngilizce
2016
Bilim ve TeknolojiUniversity of TwentePROF. DR. ALBERT VAN DEN BERG
PROF. DR. JAN C. T. EIJKEL