Glioma-astrosit ko-kültürünün 3B mikrodesenli ECM (ekstraselülar matriks) modellerinin geliştirilmesi: Glioma migrasyonu ve astrosit reaktivitesinin incelenmesi

Glioblastoma multiforme (GBM) beyin dokusuna agresif infiltrasyon ile karakterize, primer malign beyin tümörlerinin en ölümcül tipidir. GBM migrasyonu, glioblastoma ile tümör mikroçevresi (TMÇ) arasında karşılıklı iletişimi de içeren birçok faktörden etkilenen kompleks bir süreçtir. GBM TMÇ'nin stromal komponenti olan yıldız şekilli astrositler, beyin hücrelerinin yarısını oluşturur, ancak GBM invazyonundaki kesin rolü tam olarak anlaşılamamıştır. İskele-tabanlı 3 boyutlu (3B) hücre kültürü platformlarının kullanılması GBM TMÇ'nin kompleksliğini taklit etmek için umut verici bir strateji olarak ortaya çıkmıştır. Fotoçaprazlanabilir bir semi-sentetik hidrojel olan gelatin methacrylate (GelMA) hücre duyarlılığı ve biyolojik parçalanabilirlik avantajları sunarken, aynı zamanda matris sertliği ve porozite dahil olmak üzere mekanik özellikleri üzerinde iyi düzeyde kontrol sağlar. Bu tezde, GBM TMÇ'nin in vitro 3B ko-kültür modelinin oluşturulması amaçlanmıştır. Bu hedefe ulaşmak için, yüksek sertlikteki GelMA mikrosferleri içinde kapsüllenmiş U87 GBM hücrelerini, sağlıklı beyin parankimini taklit eden daha düşük sertlikteki GelMA matrisleri ile çevrelemek için fotomasklı iki aşamalı fotolitografi tekniği kullanılmıştır. Bu teknik, iki farklı astrosit-glioma ko-kültür konfigürasyonunun oluşturulmasını kolaylaştırdı ve önerilen mikrofabrikasyon tekniğinin çeşitli hücre tiplerini tam olarak lokalize etmedeki çok yönlülüğünü ortaya koydu. Time-lapse konfokal mikroskop görüntülerinin kantitatif analizi, ölümsüzleştirilmiş normal insan astrosit (I-NHA) ko-kültür konfigürasyonunun GBM migrasyonu üzerindeki farklı etkisini ortaya çıkardı. I-NHA hücrelerinin U87 GBM hücrelerinin yakınında kapsüllenmesi, çevredeki GelMA matrisinin geniş çapta istilasına neden oldu. Buna karşılık U87 GBM mikrosferlerinin astrosit dağılmış bir matris ile çevrelenmesi, tümör hücrelerinin göçünü engelleyen bir astrocytik ağın oluşmasına neden oldu. Platformun fizyolojik uygunluğunu daha da doğrulamak için, GBM migrasyonu ve astrosit reaktivitesi ile ilgili genlerin ve proteinlerin immünofloresan ve qPCR analizini gerçekleştirdik. İmmünositokimyasal boyama, U87 hücrelerinin varlığında birbirine bağlı astrositik ağlar tarafından GFAP ekspresyonunun upregülasyonunu doğrulamakta, astrositlerin reaktif transformasyonunu ve U87 GBM mikrosferleri çevresinde glial skar oluşumunu düşündürmektedir. Ek olarak, U87 hücrelerinin 3D GelMA mikrosfer ortamında kültürlenmesi, MMP ailesi proteazları (MMP-2, MMP-9, MMP-14), hipoksi ile ilişkili faktörler (VEGF, HIF-1α) ve epitel mezenkimal transition (EMT) belirteçleri (CD44, FN1, TGF-β) dahil olmak üzere GBM invazivliği ile bağlantılı genlerin upregülasyonuyla sonuçlandı. Sonuç olarak bu tez, GBM TMÇ'nin 3 boyutlu mikropaternli ko-kültür modelini, GBM TMÇ içindeki karmaşık dinamikleri ve GBM migrasyonunu anlamamızı geliştirmek için yeni bir biyomimetik in vitro araç sunmaktadır.