Yeni nesil biyokimyasal strateji olarak genetik materyal ile dekore edilmiş nanopartiküllerin kanser tedavisinde kullanılabilirliğinin araştırılması

Meme kanseri, dünya çapında ikinci en yaygın görülen kanserdir. Üçlü negatif meme kanseri, hastalarda yüksek metastaz, nüks ve mortalite oranına sahiptir ve diğer meme kanseri alt tiplerine kıyasla oldukça agresif bir tiptir. Önemli genetik heterojenliğe sahip olması, östrojen reseptörü, progesteron reseptörü ve insan epidermal büyüme faktörü reseptörü 2 gibi tanımlanmış moleküler hedeflerin bulunmaması nedeniyle, üçlü negatif meme kanseri için etkili bir hedeflenmiş tedavi stratejisi yoktur. Son yıllarda ortaya çıkan kanıtlar, kısa kodlayıcı olmayan mikroRNA'ların (miRNA), hücre döngüsü, proliferasyon, farklılaşma, migrasyon/invazyon ve yaşlanma gibi yolaklarda aktif olan hedef genlerin ekspresyonunu düzenleyerek çeşitli kanser patofizyolojik süreçlerine geniş ölçüde dahil olduklarını ortaya koymuştur. miRNA'lar, hedef mRNA'nın bozunmasını veya translasyonun inhibisyonunu sağlayarak terapötik olarak önemli bir rol kazanır. Bu nedenle miRNA bazlı terapötikler, özellikle üçlü negatif meme kanseri hastaları için yeni bir terapötik yaklaşım olabilir. Bununla birlikte, miRNA'ların klinik çalışmalarda başarılı bir şekilde kullanılabilmesi için güvenli ve verimli salım sistemleri gerekmektedir. Sunulan çalışmada, poli-L-lizin (PLL) ile modifiye edilmiş serisin kaplı süperparamanyetik demir oksit nanopartiküller (SPION'lar) (PLL/Ser-SPIONs'lar) üçlü negatif meme kanseri tedavisi için miRNA salım aracı olarak sentezlendi ve karakterize edildi. PLL/Ser-SPION'lar, + 13 mV olan katyonik zeta potansiyel değerine sahip olarak 25-30 nm boyut aralığında elde edildi. Sentezlenen nanoparçacıklar farklı derişimlerdeki kontrol miRNA ile etkileştirilmiş ve bağlanma verimi aralığı %97-99 olarak bulunmuştur. Transmisyon elektron mikroskopisi (TEM) ve konfokal mikroskopi analizleri ile miR-kontrol veya kontrol-siRNA yüklü PLL/Ser-SPION'ların üçlü negatif meme kanseri (MDA-MB-231) hücreleri tarafından başarılı bir şekilde hücre içine alındığı ortaya konuldu. miR-329, birkaç miRNA veritabanı analiz edildikten ve üçlü negatif meme kanseri hastalarında aşırı ekspresyonunun yüksek sağkalım oranı ile ilişkili olduğu keşfediltikten sonra hedef miRNA olarak seçildi. Kantitatif ters transkripsiyon polimeraz zincir reaksiyonu (RT-qPCR) ile miR-329'un ekspresyon seviyesinin birçok üçlü negatif meme kanseri hücre hattında önemli derecede düşük olduğu gösterilmiştir. miR-329'un hem üretilen PLL/Ser-SPION'lar hem de ticari bir transfeksiyon reaktifi kullanılarak in vitro olarak verilmesi üçlü negatif meme kanseri hücrelerinde çoğalmayı, invazyonu ve migrasyonu inhibe ettiği ve apoptozu arttırdığı gözlemlenmiştir. miR-329 temelli tedavinin altında yatan moleküler mekanizma, bir dizi hedef tahmin algoritması ile araştırılmış ve miR-329'un, ökaryotik uzama faktörü-2 kinaz (eEF2K) ve AXL genlerinin 3'-UTR'sinde bağlanma bölgelerine sahip olduğu gösterilmiştir. Ek olarak, western blot analizi ile üçlü negatif meme kanseri hücre dizilerinde hem eEF2K hem de AXL'in artmış ekpresyon seviyeleri gözlenmiş ve ayrıca bu genlerin üçlü negatif meme kanseri hastalarında daha kısa genel sağkalım ile ilişkili olduğu bulunmuştur. Daha da önemlisi, üçlü negatif meme kanseri hücrelerinde miR-329 verilmesinden sonra, hem eEF2K hem de AXL ekpresyonunun önemli ölçüde inhibe edildiği ortaya konmuştur. Üçlü negatif meme kanseri hücreleri ayrıca eEF2K ve AXL'ye spesifik küçük interfere edici RNA'lar (siRNA'lar) ile muamele edilmiş ve bu genlerin susturulması hücre büyümesini ve invazyon/migrasyonu azaltarak miR-329'un ektopik ekspresyonunun etkilerini tekrar etmiştir. Ayrıca, farelerde üçlü negatif meme kanseri ortotopik ksenograft modellerinde (MDA-MB-231 ve MDA-MB-436) miR-329 yüklü PLL/Ser-SPION'ların in vivo olarak uygulanması, tümör büyümesinin önemli derecede inhibisyonuyla sonuçlanmıştır. Western blot analizi ile tümör örneklerinde eEF2K ve AXL seviyelerinin de önemli ölçüde azaldığı gözlenmiştir. Ayrıca, farelerde PLL/Ser-SPIONs-miR-329 tedavisinin saptanabilir yan etkilere neden olmadığı gözlemlenmiştir. Bu bulgular, miR-329'un bir tümör baskılayıcı olarak işlev gördüğünü ve azaltılmış ekspresyonunun, üçlü negatif meme kanserinin ilerlemesine yol açan eEF2K ve AXL ekspresyonlarında bir artışla sonuçlandığını düşündürmektedir. Dahası, bu çalışma PLL/Ser-SPION'u çok fonksiyonlu özelliği ile potansiyel bir theranostik (terapi+teşhis) ajan olarak önermektedir. Sonuçlar hep birlikte ele alındığında, bu çalışma PLL/Ser-SPIONs-miR-329 sisteminin üçlü negatif meme kanserine karşı güvenli ve yüksek bir antitümör etkinliği sağlayan umut verici ve yeni bir miR-terapi stratejisi olabileceğini göstermektedir.