Preparation and characterization of starch nanoparticles for delivery of histone deacetylase inhibitor CG-1521 in breast cancer treatment
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Nanoteknoloji ve Nanotıp A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: ESMA ALP
Danışman: Eylem Güven
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Nişasta nanopartiküller, ilaç taşınım sistemlerinde biyouyumlulukları ve uygun fizikokimyasal özelliklerinden ötürü birçok olanak sunmaktadır. Epigenetik ilaçların, özellikle meme kanseri dahil birçok kanserin tedavisinde kullanılmaya başlanan yeni nesil terapötik ajanlar olan histon deasetilaz inhibitörlerinin taşınımı için tasarlanan sistemler bu inhibitörlerin zayıf çözünürlüklerinden dolayı yeterli değildir. Histon deasetilaz inhibitörlerinin yetersiz çözünürlükleri, biyoyararlanımlarını ve terapötik indekslerini oldukça düşürmektedir. Histon deasetilaz inhibitörleri sınıfına ait CG-1521 ajanının standart altı terapötik indeksinin iyileştirilmesi amacıyla biyouyumlu nişasta nanopartiküller sentezlenmiştir. Nanopartiküllerin fizikokimyasal özellikleri (boyut, zeta potansiyel, morfoloji, ilaç yükleme ve salım) optimize edilmiştir. Sentezlenen nanopartiküller, tümör hedeflemede artmış geçirgenlik ve tutulma için gerekli optimal ortalama boyuta (180 nm) ve polidispersite indeksine (0.138) sahiptir. Nanopartiküllerin sahip olduğu hafif negatif zeta potansiyeli (-16.2 mV), elektro-kinetik stabilite ve minimum agregasyonu sağlar. Taramalı elektron ve atomik kuvvet mikroskobu analizleri, nanopartiküllerin küresel topografyalara ve homojen dağılıma sahip olduğunu gösterir ki, bu nanopartiküllerin hücresel alımları için önemlidir. Nanopartiküllerin küresel yapıları internalizasyon hızlarını artırıp daha fazla hücresel alım sağlar. Nanopartiküllerin fiziksel karakterizasyonu, ilacın oldukça yüksek enkapsüle verimliliği (~%69) ile devam etmiştir. Enkapsülasyon ilacın salınım hızını azaltıp ilaca daha uzun süre maruziyet sağlar. Asidik ortamda enkapsüle ilacın nanopartiküllerden salınımı, tümör bölgesinde daha fazla ilaç birikimini sağlar. Bu çalışmada, nanopartiküllerden ilacın salınımı asidik ortamda % 16 lık ek salım yüzdesi sağlamıştır. İlaç yüklü nanopartiküllerin sitotoksik ve apoptotik kapasiteleri MCF-7 meme kanseri hücreleri kullanılarak incelenmiştir. Sitotoksik çalışmaların sonuçları, eşdeğer konsantrasyonda, enkapsüle ilacın hücre ölümünü indüklemede daha etkili olduğunu göstermiştir. Apoptoz sonuçları, aynı konsantrasyonda enkapsüle ilacın apoptotik etkisinin (%60,45) serbest ilacın etkisine (%28,45) oranla önemli derecede arttığı gözlemlenmiştir. Hücre döngüsü analizi, eşit konsantrasyonda ilaç içeren nanopartiküllerle etkileştirilen hücrelerin G1 fazındaki hücre popülasyonun (%53,0) serbest ilaçla etkileştirilen hücrelerin G1 fazı popülasyona (%49,5) göre önemli ölçüde artış göstermiştir. G1/S fazında durdurulma büyük olasılıkla p53 geninin asetilenmiş izoformunun stabilizasyonundan kaynaklanmaktadır. Nanopartiküllerin hedefleme potansiyellerin incelenmesi için Folik Asit ile modifiye edilen nanopartiküllerin sitotoksik etkileri farklı hücre hatları üzerinde (MCF-7 ve MDA-MB-231) incelenmiştir. MDA-MB-231 üçlü negatif hücre hattının ilaç yüklü modifiye formülasyona olan yanıtının MCF-7 hücre hattından daha duyarlı olduğunu göstermiştir. Daha yüksek hassasiyet, MDA-MB-231 hücrelerinin daha agresif olmasından ve MCF-7 hücrelerine kıyasla daha fazla folat reseptörleri eksprese etmelerinden kaynaklanmaktadır. İlaç yüklü nanopartiküllerin moleküler düzeydeki biyolojik mekanizması gerçek zamanlı kantitatif PCR kullanılarak incelenmiştir. Hücre ölümü, apoptoz, hücre döngüsü ve iğ iplikçilerinin oluşumunda yer alan çeşitli genlerin trankskript düzeyleri serbest ve enkapsüle ilaç ile 48 saatlik etkileşimlerden sonra ölçülmüştür. Çalışmada kullanılan transkriptlerin çoğunluğunun ekspresyon düzeyleri , aynı doz serbest ve enkapsüle ilaçla etkileşimlerinden sonra benzer bir yukarı regülasyon veya aşağı regülasyon eğilimi göstermiştir. Bu sonuçlar, ilacın moleküler aktivitesinin enkapsülasyon işlemi ile değişmediğini doğrulamıştır. Bu çalışma kapsamında CG-1521'in nano enkapsülasyonu, ilacın salım hızını önemli derecede azaltmış ve eşit dozdaki serbest ilaca göre sitotoksik aktivitesini arttırmıştır. Ayrıca ilaç yüklü nanopartiküller, hücrelerin apoptoz ve hücre döngüsünü durdurma yeteneğini önemli ölçüde indüklemiştir. Yapılan bu çalışma, meme kanseri tedavisinde nişasta nanopartiküllerinin, histon deasetilaz inhibitörlerin moleküler mekanizmasını değiştirmeksizin uygun ve potansiyel bir ilaç taşıyıcı adayı olabileceğini göstermektedir.