ALA-mediated photodynamic therapy and delivery of genes by novel polymers

Kanser, tedavisi zor ve karmaşık bir hastalıktır. Geleneksel terapötik yaklaşımlar, yani kemoterapi, radyoterapi ve cerrahi sınırlı başarıya sahiptir. Lokal fototerapiler ve gen terapisi gibi alternatif tedavi yöntemleri, tek bir tedavi yöntemi veya geleneksel yöntemlerle kombinasyon halinde farklı kanserlerin tedavisinde oldukça ümit vericidir. Bu tezde, fotodinamik terapi için in vitro çalışmalar ve bunun kolorektal kanser tedavisi için kemoterapi ile kombinasyonu ve osteosarkomun hedefli gen tedavisi için yeni kopolimerler ile yapılan gen transfeksiyon çalışmaları yer almaktadır. Fotodinamik tedavi (PDT), kanser ve bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde yerel, onaylanmış ve ümit verici bir yaklaşımdır. Belirli bir dalga boyunda fotohassaslaştırıcıların uyarımı ile tekli oksijen gibi reaktif oksijen türleri (ROS) oluşturarak tümör hücresi ölümünü indükler. Kolorektal, baş, boyun ve meme kanserinin tedavisi için tek başına veya fototermal terapi (PTT) veya kemoterapi gibi diğer terapötik tekniklerle kombinasyon halinde uygulanabilir. Kemoterapi ve fotodinamik tedavinin kombinasyonu, düşük ilaç dozlarında çoklu ilaç direncini (MDR) kırarak terapötik etkinliği arttırır. İyi bilinen ve FDA onaylı bir fotohassaslaştırcı olan 5-aminolevulinik asit (ALA), tümör dokusundaki floresansı ile tanı, PDT etkisiyle tedavi için umut veren bir ön ilaçtır. ALA, mitokondride hem-biyosentez yolunun hız sınırlı bir adımı olarak üretilir ve bir fotosensitizör olan protoporfirin IX'a (PpIX) dönüştürülür. Etkili PDT için, tümör hücrelerindeki PpIX konsantrasyonunu terapötik seviyelere yükseltmek için eksojen ALA uygulamasına ihtiyaç vardır. Bu tezin ilk bölümünde, kolorektal kanser tedavisinde ALA aracılı PDT ve bunun 5-florourasil (5FU) ile kombinasyonu (HCT116 hücreleri) anlatıldı. Kolorektal kanser, en çok teşhis edilen 3. tümör türüdür ve tedavisi zordur. PDT'nin doz bağımlılığı, ışınlama protokolü ve uygun sitotoksisite deneyleri önce 2D hücre kültürlerinde belirlendi ve ardından tedavinin etkinliğini tahmin etmek için daha gerçekçi modeller olan 3D erken ve geç tümör modellerine uygulandı. Alamar Blue, in vitro toksisiteyi değerlendirmek için uygun bir yöntem olarak belirdi. 100 μM ALA konsantrasyonu ve mavi lamba ile 10 dakika ışınlamanın, 2D ve 3D hücre çalışmalarında etkin bir PDT yarattığı gösterildi. Ayrıca, hücre yapılarının karmaşıklığında 2D'den geç 3D kültürlere geçildiğinde PpIX birikimi önemli ölçüde arttı. Sonuç olarak, 3D tümör modellerinde HCT116 kolorektal kanser hücrelerinin apoptotik / nekrotik ölümüne neden olan ALA aracılı PDT ile yok edilebildiği gösterildi. Ayrıca ALA'nın PpIX'e dönüşümünün 5FU'nun varlığıyla engellendiği de fark edildi; bu nedenle, ALA / 5FU'nun 1 / 0.15 mol oranı, kombinasyon tedavisi için umut verici bir reçete olarak önerildi. Osteosarkom, tedavisi son yirmi yıldır önemli ölçüde değişmeyen agresif kemik kanseridir. Gen terapisi potansiyel bir tedavi yolu olarak ortaya çıkmış olsa da, osteosarkom hücrelerini hedefleyen verimli ve toksik olmayan gen sağlama sistemlerine duyulan ihtiyaç bir zorluk olmaya devam etmektedir. Yüksek moleküler ağırlıklı poli(etilenimin) (PEI) evrensel transfeksiyon ajanları olarak kullanılır, ancak önemli sitotoksisiteye neden olur. Öte yandan, poli(amidoamin)`ler (PAA'lar), ümit verici transfeksiyon verimliliği ile biyolojik olarak uyumlu, biyolojik olarak parçalanabilen yeni polimerlerdir. İkinci bölümde, osteosarkom hücrelerinin kemiği hedefleme potansiyeline sahip (bis)fosfonik asit grupları içeren PEI-PAA kopolimerleriyle in vitro transfeksiyonu tartışılmaktadır. Düşük moleküler ağırlıklı dallanmış PEI (Mw = 1800 Da) ve 5-amino-1-pentanol (AP) ve (bis)fosfonik asit grupları ile farklı oranlarda işlevselleştirilmiş PAA makromerlerinden oluşan bir dizi yeni polimer (PAEI) üzerinde çalışıldı. Prof. Duygu Avcı Semiz grubu tarafından sentezlenen PAEI polimerleri, transfekte edilmesi en zor hücre türlerinden biri olan osteosarkom hücre çizgisinde (U-2 OS hücreleri) ve kontrol olarak kas hücrelerinde (C2C12 hücreleri) test edildi. PAEI'lerin sitotoksisitesi ve transfeksiyon etkinliği, fosfonik asit (APA yoluyla, aminofosfonik asit yoluyla) veya alendronat (ALE, bir amino bifosfonik asit yoluyla) oranlarını değiştirerek ayarlandı. En yüksek transfeksiyon verimi PAEI içeren ALE ile elde edildi. PAA, PEI ve ALE'nin varlığının, PAEI'lerin transfeksiyon performansında sinerjistik bir etki yarattığı göründü. 0.7: 0.3 AP: ALE oranı içeren en verimli PAEI polimeri, 25 kDa bPEI'den 5 kat daha yüksek bir transfeksiyon etkinliği gösterdi. Bu yeni polimer seti, osteosarkomun gen terapisi için umut verici adaylar olabilir.