Communication of tumor-immune cells in 3d bioprinted lymph node environment
Tümör–bağışıklık hücrelerinin 3b biyobasılmış lenf düğümü ortamındaki iletişimi
- Tez No: 981741
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞEFİKA KUTLU ÜLGEN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyomühendislik, Kimya Mühendisliği, Biyoteknoloji, Bioengineering, Chemical Engineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Melanom, melanositlerin kötü huylu dönüşüme uğramasıyla gelişen çok agresif bir cilt kanseri türüdür. Bu tezde, altın nanoparçacıkların (AuNP'ler), mTOR inhibitörü olan temsirolimus ilacının ve seçilen bazı fitokimyasalların insan A375 melanoma hücreleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Çalışma, özellikle tümör-bağışıklık hücresi iletişiminin tedavi sonuçlarını nasıl ilişkilendirdiğine odaklanmaktadır. Deneyler, tümör mikroçerçevesinin karmaşık yapısını daha iyi yansıtmak amacıyla hem standart 2D kültürlerde hem de hidrojel ve biyobasılı iskeleler dahil olmak üzere gelişmiş 3D modellerde gerçekleştirilmiştir. 3D sistemler, hücre dışı matriks (ECM) benzeri materyallerin yanı sıra, bazı durumlarda tümörlerin bağışıklık bileşenini simüle etmek için THP-1 monosit hücrelerinden türetilmiş M0 makrofajlar da bu modellere eklenmiştir. 2D monokültür sistemlerinde, A375-GFP hücrelerinin AuNP tedavisine karşı daha hassas olduğu görülmüştür, ki bu durum muhtemelen AuNP'lerin floresans sönümlemesiyle ilişkilidir. Buna karşın, A375-WT hücreleri hem 2D hem de 3D sistemlerde daha yüksek dozlarda AuNP'lere tolerans göstermiştir. Temsirolimus, 2D kültürlere kıyasla 3D'de daha güçlü bir etki sergilemiş, ancak bu etki ECM açısından zengin ortamlardaki yavaş ilaç penetrasyonu ve değişen alım dinamiklerini yansıtacak şekilde daha gecikmeli olmuştur. AuNP ve temsirolimus kombinasyonu, A375-WT hücre canlılığını tekli tedavilere göre daha fazla düşürerek sinerjistik bir etki göstermiştir. Kurkumin, 2D ve 3D sistemlerde hücre canlılığını hızla azaltmış olup, bu durumun NK-kB, PI3K/Akt, ve MAPK yollarının inhibisyonuyla ilişkili olduğu düşünülmektedir. Diğer fitokimyasallar (EGCG, betülin, timokinon) ise doza ve zamana bağlı olarak hücre ölümüne neden olmuştur. AuNP'lerle birlikte uygulandıklarında daha güçlü etkiler gözlemlenmiş, bu etkinin muhtemelen artan reaktif oksijen türleri (ROS) üretimi ve mitokondriyal membran potansiyeli kaybından kaynaklandığı belirlenmiştir. Öte yandan, M0 makrofajları tedavilere farklı tepkiler vermiştir. AuNP'ler tek başına iyi tolere edilirken, yüksek doz temsirolimus (500 nM) ve kurkumin (40 uM) özellikle mekanik strese neden olan biyobasım işleminden sonra hücre canlılıkları azaltmıştır. Kokültür deneyleri, makrofajların varlığının, hücre ölümünü hızlandırarak veya yavaşlatarak ilaç yanıtlarını değiştirebildiğini ortaya koymuş ve bu da hücre-hücre etkileşimlerinin önemini vurgulamıştır. Bu çalışma, in vitro bulguları kurkumin için fizyolojik temelli farmakokinetik (PBPK) modelleme ile bütünleştirerek, deneysel sonuçları potansiyel in vivo sonuçlarla ilişkilendirmektedir. Genel olarak, çalışma, daha öngörücü ilaç testleri için bağışıklık-tümör kokültürlerinin 3D biyobasım modelleriyle birleştirilmesinin değerini vurgulamakta ve melanoma tedavisinde nanoparçaçık-ilaç-fitokimyasal kombinasyonlarının umut verici potansiyeline işaret etmektedir.
Özet (Çeviri)
Melanoma is a very aggressive type of skin cancer that develops when melanocytes undergo malignant transformation. The aim of this thesis is to examine how gold nanoparticles (AuNPs), the mTOR inhibitor temsirolimus, and selected phytochemicals affect human A375 melanoma cells, with a particular focus on how immune cell-tumor communication shapes treatment outcomes. Experiments are carried out in both standard 2D cultures and advanced 3D models, including hydrogels and bioprinted scaffolds, to better reflect the complex tumor microenvironment. The 3D systems incorporated extracellular matrix (ECM)-like materials and, in some cases, THP-1-derived M0 macrophages to simulate the immune component of tumors. In 2D monoculture systems, A375-GFP cells seem more vulnerable to AuNP treatment, most likely due in part to fluorescence quenching, while A375-WT tolerates higher doses of AuNPs in both 2D and 3D systems. Temsirolimus shows a more potent effect in 3D than in 2D cultures, though its effects are delayed, reflecting the slower penetration and altered uptake in ECM-rich conditions. The combination of AuNP and temsirolimus reduces A375-WT viability more than either single treatment, acting synergistically. Curcumin induces viability reduction in both 2D and 3D rapidly, which can be linked to inhibition of NK-kB, PI3K/Akt, and MAPK pathways. The other phytochemicals (EGCG, botulin, thymoquinone) cause dose- and time-dependent cell death. Stronger effects are shown when delivered with AuNPs, likely driven by elevated ROS and loss of mitochondrial membrane potential. On the other hand, M0 macrophages responded differently to treatments. AuNPs alone are well-tolerated, but high-dose temsirolimus (500 nM) and curcumin (40 uM) reduced their viability, especially after bioprinting, which creates mechanical stress. Co-culture experiments revealed that the presence of macrophages could alter drug responses mainly by accelerating but sometimes slowing cell death, underscoring the importance of cell-cell interactions. By integrating these in vitro findings with physiologically-based pharmacokinetic (PBPK) modeling of curcumin, this work bridges experimental results with potential in vivo outcomes. Overall, the study highlights the value of combining immune-tumor cocultures with 3D bioprinted models for more predictive drug testing and points toward the promise of nano-particle-drug-phytochemical combinations in melanoma therapy.
Benzer Tezler
- Spatial modeling of tumor microenvironment
Tümör mikroortamin uzaysal modellenmesi̇
BARIŞ ALTUNKARA
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
BiyomühendislikGebze Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR PİR
- Identification and investigation of cell types and cell-to-cell communication in non-small cell lung cancer
Küçük hücre dışı akciğer kanserinde hücre tiplerinin ve hücre-hücre etkileşimlerinin belirlenmesi ve araştırılması
CEMAL YILDIZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
BiyomühendislikGebze Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR PİR
- Şaperon aracılı otofajinin tümör gelişimindeki rolünün incelenmesi
Investigation of the role of chaperone-mediated autophagy in tumor progression
ÖZLEM YILDIRIM
Doktora
Türkçe
2025
Genetikİstanbul ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EVREN ÖNAY UÇAR
- Larinks kanserinde ox40, ox40l gen varyantlarının ve sox40l düzeylerinin araştırılması
Investigation of ox40, ox40l gene variants and sox40l levels in larynx cancer
MARAL FARZAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Moleküler Tıpİstanbul ÜniversitesiMoleküler Tıp Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLHAN YAYLIM
- Yaşlanma sürecinde overlerde Klotho geninin ifade düzeyinin incelenmesi
Investigation of expression level of Klotho gene in the aging process
AYLA KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Tıbbi BiyolojiAnkara ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASUMAN SUNGUROĞLU