Repurposing trifluoperazine in combination with kinase inhibitors for glioblastoma therapy: insights from in vitro and larval zebrafish in vivo models
Glioblastoma tedavisi için kinaz inhibitörleriyle kombine trifluoperazinin yeniden amaçlandırılması: ın vitro ve larval zebra balığı ın vivo modellerinden bulgular
- Tez No: 983124
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ÖZLEN KONU KARAKAYALI
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Bilim ve Teknoloji, Farmasötik Toksikoloji, Biology, Science and Technology, Pharmaceutical Toxicology
- Anahtar Kelimeler: Glioblastoma, Kanser, İlaç Taraması, İlaç Yeniden Amaçlama, Zebra Balığı Larva Modeli, Trifluoperazin, Volasertib, Antikanser, Antipsikotik ilaçlar, Glioblastoma, Cancer, Drug Screening, Drug Repurposing, Larval Zebrafish Model, Trifluoperazine, Volasertib, Anticancer, Antipsychotic agents
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gliomalar, düşük dereceli glioma ve glioblastoma olarak sınıflandırılır ve özellikle glioblastoma en agresif ve tedaviye en dirençli formu temsil ederek daha etkili terapötik stratejilere duyulan ihtiyacı ortaya koyar. Son zamanlarda, antipsikotik ilaç trifluoperazin, gliomlar da dahil olmak üzere birden fazla kanser türünde güçlü bir antikanser ajan olarak ön plana çıkmıştır. Önceki çalışmalarımız, trifluoperazinin; hepatoselüler karsinomda etkinliği kanıtlanmış çok hedefli bir kinaz inhibitörü olan sorafenib ile Hep3B hepatoma hücrelerinde güçlü bir terapötik kombinasyon oluşturduğunu göstermiştir. Bu çalışmada, U87-MG glioblastoma hücrelerinde trifluoperazinin tek başına veya sorafenib ile kombine edildiğinde yarattığı transkriptomik etki değerlendirilmiş ve kombinasyon tedavisinin; büyüme duraklaması, invazivitenin azalması ve metabolik stres ile hücresel kader yeniden programlamasına ait transkripsiyonel imzalarla karakterize edilen sinerjistik bir etki oluşturduğu ortaya konmuştur. Trifluoperazin tek başına uygulandığında, temel metabolik ve hücre döngüsü ile ilişkili genlerin artan ekspresyonuyla proliferatif bir profili teşvik ederken, sorafenib ile kombinasyonu bu etkileri baskılayıp onkojenik sinyal yolaklarını susturmuş ve tümör baskılayıcı yolları güçlendirmiştir. Bu bulgular, trifluoperazinin kinaz hedefli glioblastoma terapisi için yeniden amaçkandırma potansiyelini vurgulamakta ve direnç mekanizmalarının üstesinden gelmek için kombinatoryal stratejilerin önemini ortaya koymaktadır. Glioblastoma hücrelerinde sorafenib uygulaması trifluoperazin ile sinerjisi hakkında mekanistik bilgiler sağlamış olsa da, 2-5 günlük dönemde 72 saat süreyle zebrafish larvalarına yapılan in vivo maruziyetin şiddetli morfolojik bozukluklara yol açtığı gözlemlenmiştir. Ayrıca, Tg(gfap:GFP) hattı zebrafish larvaları kullanılarak gerçekleştirilen ön çalışmalardaki glial belirteç görüntüleme taramasında sorafenib, GFP floresansını belirgin şekilde azalttığı halde; trifluoperazinin tek başına her iki deneyde de herhangi bir advers etki göstermediği gözlemlenmiştir. Bu in vivo toksisite, trifluoperazinin kombinasyonunda kullanılmak üzere daha düşük toksisiteye sahip alternatif kinaz inhibitörlerinin araştırılmasını öncüllemiştir. U87-MG ve A172 hücrelerinde büyümeyi baskılayıcı etki gösteren diğer kinaz inhibitörleri MTT analizleriyle belirlenmiştir. Toplam 157 kinaz inhibitörünün taranması sonucunda her iki hücre hattında da IC50 değeri 5 μM'nin altında olan 12 inhibitör tespit edilmiştir. Tam sitotoksik etki gösteren en umut verici bileşikler arasında volasertib, INK128, CAY10626, tamatinib, Torin1, bisindolylmaleimide IX, AZD7762, NH125 ve BMS345541 yer almıştır. Trifluoperazin, seçilen bu inhibitörlerle kombinasyon halinde test edilmiş ve volasertib ile INK128'in anlamlı sinerji sergilediği belirlenmiştir. Öte yandan, tek başına güçlü inhibitör etkisi olan bazı bileşiklerin, trifluoperazin eklenmesiyle ters yönde etki ettiği gösterilmiştir. PLK1 inhibitörü volasertib, trifluoperazin ile kombinasyonundaki en yüksek sinerji skoru nedeniyle öncelikli olarak belirlenmiştir. Translasiyonel önemini araştırmak üzere U87‑MG hücrelerine 2,5 μM volasertib uygulanarak RNA‑seq analizi yapılmıştır. Elde edilen ilaca özgü gen imzası TCGA‑GBM kohortunda değerlendirilmiş, yüksek volasertib imza skorlarının anlamlı düzeyde artmış genel sağkalım ile ilişkili olduğu gösterilmiş, bu da gliblastoma tedavisinde trifluoperazin ile kombinasyonunun yeniden kullanım stratejisinin gerekçesini güçlendirmiştir. Son olarak, öncüllenmiş tekil veya kombinasyon tedavi protokollerinin erken larval toksisite profilleri değerlendirilmiş, hiçbirinin gelişimsel anormalliklere veya fenotipik toksisite belirtilerine yol açmadığı gözlemlenmiştir. Bu kapsamda, zebra balığı larvalarının karanlık:ışık alternasyonuna verdikleri lokomotor davranışı çok boyutlu şekilde analiz edebilen; ısı haritaları ile uyarana bağlı hız ve ivme analizlerini birleştiren bir R Shiny uygulaması olan LDexplore geliştirilmiştir. Bu uygulama, trifluoperazin'in tek başına veya volasertib ile kombinasyon halinde uygulanmasının larvaların lokomotor davranışa etkisi test etmek için kullanılmış ve bu kombinasyon tedavisinin ışığa bağlı irkilme tepkisini anlamlı şekilde bozmadığı saptanmıştır. Bu bulgular, trifluoperazin ve volasertib kombinasyonunun güçlü terapötik potansiyele sahip olduğunu ve zebra balığı larva deneyleriyle de desteklenen in vivo uygulanabilirlik sunduğunu göstermektedir. Ayrıca, daha düşük toksisiteye sahip ve glioblastoma hücre büyümesini anlamlı şekilde sinerjik olarak baskılayan diğer kinaz inhibitörleri de tanımlanmış olup, ileri araştırmalar için öncüllenmiştir.
Özet (Çeviri)
Gliomas are classified into lower-grade gliomas and glioblastomas, with the latter representing the most aggressive and treatment-resistant form, highlighting the urgent need for more effective therapeutic strategies. Recently, the antipsychotic drug trifluoperazine emerged as a potent anticancer drug for multiple cancers, including gliomas. Our previous research identified a potent therapeutic combination of trifluoperazine with sorafenib, a well-established multi-kinase inhibitor with proven efficacy in hepatocellular carcinoma, in Hep3B cell line model. In the present study, the transcriptomic response to trifluoperazine alone or in combination with sorafenib was evaluated in U87-MG glioblastoma cells and revealed that the combinatorial treatment induced a synergistic effect characterized by growth arrest, reduced invasiveness, and transcriptional signatures of metabolic stress and cell fate reprogramming. While trifluoperazine alone promoted a proliferative gene expression profile through the upregulation of essential metabolic and cell cycle-associated genes, its combination with sorafenib counteracted these effects by suppressing oncogenic signaling and amplifying tumor-suppressive pathways. These findings highlight the potential of trifluoperazine as a repurposed agent in kinase-targeted glioblastoma therapy and underscore the benefit of combinatorial strategies to overcome adaptive resistance mechanisms. Although sorafenib treatment in glioblastoma cells provided mechanistic insights into its synergy with trifluoperazine, in vivo exposure to sorafenib caused severe morphological defects in zebrafish larvae over a 72-hour window from 2 to 5 dpf. Moreover, in a previous glial reporter imaging screen using Tg(gfap:GFP) line zebrafish larvae, sorafenib was observed to markedly reduce GFP fluorescence, whereas trifluoperazine alone did not produce any detectable adverse effects in either assay. This in vivo toxicity prompted the search for alternative targeted kinase inhibitors with more favourable safety profiles to combine with trifluoperazine. Other kinase inhibitors that had a growth inhibitory effect on U87-MG as well as A172 cells were identified using MTT assays. A screen of 157 kinase inhibitors resulted in 12 kinase inhibitors with IC50 values less than 5 μM for both cell lines. Among the most promising with full cytotoxic effect were volasertib, INK128, CAY10626, tamatinib, Torin1, bisindolylmaleimide IX, AZD7762, NH125, and BMS345541. Trifluoperazine was also combined with selected kinase inhibitors, and volasertib and INK128 were identified to elicit significant synergism. On the other hand, several kinase inhibitors with significant inhibitory effects alone exhibited significantly reversed impact by the addition of trifluoperazine. The PLK1 inhibitor volasertib was top prioritized due to its highest synergy score in combination with trifluoperazine, and RNA‑seq was performed on U87‑MG cells treated with 2.5 μM volasertib to investigate its translational relevance. The resulting drug‑induced gene signature was evaluated over the TCGA‑GBM cohort, where high volasertib signature scores correlated with significantly improved overall survival, thereby reinforcing the rationale for its repurposing approach in combination with trifluoperazine for glioblastoma therapy. Finally, the early larval toxicity profiles of prioritized single or combinatorial drug treatments were assessed in vivo, and neither induced developmental abnormalities or phenotypic signs of adverse effects. In this context, LDexplore, an R Shiny application was developed to enable multidimensional analysis of zebrafish larval locomotor behaviour under dark:light alternation, incorporating heatmaps and statistical analyses of velocity and acceleration in response to startle stimuli. The app was used to test whether the zebrafish larvae exposed to trifluoperazine alone or in combination with volasertib exhibited different locomotory behaviour and it was found that although trifluoperazine induced a heightened swimming pattern upon stimulus at higher concentrations, the combinatorial treatment was not significantly disruptive to light induced startle response. These findings indicate that the combination of trifluoperazine and volasertib exhibits strong therapeutic potential, with in vivo applicability supported by larval zebrafish assays. Additionally, other kinase inhibitors demonstrating lower toxicity and significant synergistic effects on glioblastoma cell growth were identified, providing insights for further investigation.
Benzer Tezler
- Kuramsal metinler bağlamında mimarlıkta sürekliliğe bakış: Vitruvius, Alberti ve Le Corbusier
An Approach towards the explanation of continuity in architecture' in context through analysis of theorctical textsi vitruvius, Alberti and Le corbusier
ERCÜMENT GÖRGÜL
- Atatürk Döneminde Türk Tarih Kurumu tarafından yapılan çalışmalar (1931-1938)
Studies carried out by Turkish History Institute in the period of Atatürk (1931-1938)
ARZU YÜZER
- Sustainable product design education: An international review
Sürdürülebilir ürün tasarımı eğitimi: Uluslararası bir değerlendirme
GÜLDEN MALYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
İstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Ürünleri Tasarımı Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Öğrenme nesnesinin yeniden kullanılabilirliğine yönelik yazarlık aracının tasarımı ve kullanılabilirliğinin değerlendirilmesi
Design and usability evaluation of learning object authoring tool for reusability
MEHMET ALİ ÇİNİCİ
Doktora
Türkçe
2014
Hacettepe ÜniversitesiBilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı
Yükleniyor...
- Investigating novel TRAIL sensitizing drugs for glioblastoma multiforme
Glioblastoma multiform'da TRAIL duyarlılığını artıran yeni ilaçların taranması
FİLİZ ŞENBABAOĞLU