Molecular Biology and Genetics / Moleküler Biyoloji ve Genetik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/9
Browse
27 results
Search Results
Article Citation - Scopus: 11Μdacs Platform: a Hybrid Microfluidic Platform Using Magnetic Levitation Technique and Integrating Magnetic, Gravitational, and Drag Forces for Density-Based Rare Cancer Cell Sorting(Elsevier, 2023) Keçili, Seren; Yılmaz, Esra; Özçelik, Özge Solmaz; Anıl İnevi, Müge; Günyüz, Zehra Elif; Yalçın Özuysal, Özden; Özçivici, Engin; Tekin, Hüseyin CumhurCirculating tumor cells (CTCs) are crucial indicators of cancer metastasis. However, their rarity in the bloodstream and the heterogeneity of their surface biomarkers present challenges for their isolation. Here, we developed a hybrid microfluidic platform (microfluidic-based density-associated cell sorting (µDACS) platform) that utilizes density as a biophysical marker to sort cancer cells from the population of white blood cells (WBCs). The platform utilizes the magnetic levitation technique on a microfluidic chip to sort cells based on their specific density ranges, operating under a continuous flow condition. By harnessing magnetic, gravitational, and drag forces, the platform efficiently separates cells. This approach involves a microfluidic chip equipped with a microseparator, which directs cells into top and bottom outlets depending on their levitation heights, which are inversely proportional to their densities. Hence, low-density cancer cells are collected from the top outlet, while high-density WBCs are collected from the bottom outlet. We optimized the sorting efficiency by varying the flow rates, and concentrations of the sorting medium's paramagnetic properties using standard densities of polymeric microspheres. To demonstrate the platform's applicability, we performed hybrid microfluidic sorting on MDA-MB-231 human breast cancer cells and U-937 human monocytes. The results showed efficient sorting of rare cancer cells (≥100 cells/mL) from serum samples, achieving a sorting efficiency of ∼70% at a fast-processing speed of 1 mL h−1. This label-free approach holds promise for rapid and cost-effective CTC sorting, facilitating in-vitro diagnosis and prognosis of cancer. © 2023 The Author(s)Review Citation - WoS: 14Citation - Scopus: 14Recent Advances in Lab-On Systems for Breast Cancer Metastasis Research(Royal Society of Chemistry, 2023) Fıratlıgil Yıldırır, Burcu; Yalçın Özuysal, Özden; NonappaBreast cancer is the leading cause of cancer-related deaths in women. Multiple molecular subtypes, heterogeneity, and their ability to metastasize from the primary site to distant organs make breast cancer challenging to diagnose, treat, and obtain the desired therapeutic outcome. As the clinical importance of metastasis is dramatically increasing, there is a need to develop sustainable in vitro preclinical platforms to investigate complex cellular processes. Traditional in vitro and in vivo models cannot mimic the highly complex and multistep process of metastasis. Rapid progress in micro- and nanofabrication has contributed to soft lithography or three-dimensional printing-based lab-on-a-chip (LOC) systems. LOC platforms, which mimic in vivo conditions, offer a more profound understanding of cellular events and allow novel preclinical models for personalized treatments. Their low cost, scalability, and efficiency have resulted in on-demand design platforms for cell, tissue, and organ-on-a-chip platforms. Such models can overcome the limitations of two- and three-dimensional cell culture models and the ethical challenges involved in animal models. This review provides an overview of breast cancer subtypes, various steps and factors involved in metastases, existing preclinical models, and representative examples of LOC systems used to study and understand breast cancer metastasis and diagnosis and as a platform to evaluate advanced nanomedicine for breast cancer metastasis.Research Project IRF6'nın notch yolağının hücre bölünmesini engelleyici yada uyarıcı etkilerindeki belirleyici rolünün araştırılması(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2014) Yalçın Özuysal, ÖzdenNotch, meme kanseri ve gelişiminde rol oynayan bir sinyal yolağıdır. Notch aktivasyonu, normal meme epitel hücrelerinde hücre bölünmesi ve transformasyonunu, meme gelişimi sırasında ise Np63’ü baskılayarak luminal hücre karakterini tetikler. Notch yolağının bu işlevleri için aracı olarak kullandığı moleküller tam olarak bilinmemektedir. Keratinositlerde, Notch tarfından kontrol edilen IRF6, Notch’un tümör baskılayıcı ve farklılaşmayı tetikleyici özellikleri için kullandığı aracı moleküllerden biridir. IRF (Interferon Regulatory Factors) ailesine mensup IRF6, Np63 ile beraber orofasiyal ve epidermal gelişimde rol oynamaktadır. Meme epitel hücrelerine aktarıldığında hücre sayılarının azalmasına sebep olan IRF6’nın memede hücre bölünmesinin negatif bir regülatörü olduğu düşünülmektedir. Bu çalışmada, meme epitel hücrelerinde, Notch yolağının IRF6 ifadesi üzerindeki etkileri ve IRF6’nın Notch işlevleri için aracı olup olmadığı incelenmiştir. Normal meme epitel hücresi MCF10A’da Notch aktivasyonu IRF6 ifadesini artırırken, meme kanseri hücre hattı MDA MB 231’de Notch inhibisyonu IRF6 ifadesini azaltmıştır. Notch aktivasyonu yapılan MCF10A hücrelerinde, IRF6 susturulduğunda Notch’a bağlı hücre bölünmesi ve transformasyonu azalmıştır. IRF6’nın susturulması Notch’a bağlı Np63 baskılanmasını etkilememiş ancak Notch’tan bağımsız olarak Np63 ifadesini azaltmıştır. Bunlara ek olarak, bazal karakterli MCF10A hücrelerinde IRF6’nın susturulması ve de luminal karakterli MCF7 hücrelerinde IRF6’nın ifade ettirilmesi, bazal ve luminal belirteçlerin ifadesinde değişikliğe yol açmıştır. Bu çalışma sonucunda, meme epitel hücrelerinde IRF6’nın Notch tarafından kontrol edildiği ve Notch’un hücre bölünmesini ve transformasyonu tetikleyici işlevlerinde aracı olarak çalıştığı gösterilmiştir. Ayrıca, Notch yolağı ile parallel olarak, IRF6’nın meme epitel hücrelerinin karakterinin belirlenmesinde önemli olabileceği gösterilmiştir. Notch-IRF6 arasındaki bu ilişkinin in vivo meme gelişimi ve tümör oluşumunda da önemli olup olmadığı bir sonraki aşamada cevaplanması gereken bir soru olarak karşımıza çıkmaktadır.Research Project Erişkin kök hücrelerinde doku yönelimi ve dış mekanik etkilere bağlı gelişen altyapısal değişikliklerin karakterizasyonu(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2015) Özçivici, Engin; Yalçın Özuysal, Özden; Meşe Özçivici, GülistanMekanik titreşim uygulanması hem kemik hücrelerinde mineralizasyonu arttırdığı hem de kemik iliğindeki kök hücrelerini kemik yönelimine soktuğu için kemik kütlesini arttırıcı bir etkiye sahiptir. Mekanik sinyaller ayrıca yağ dokusu oluşumunu kemik iliği ve diğer yağ depolarında engeller özelliklere sahiptir. Kemik ve yağ hücrelerinin ortak bir hücre tipinden geldikleri düşünülürse, mekanik titreşim sinyalleri kullanılarak kemik oluşumu arttırılırken eşzamanlı olarak yağ oluşumu azaltılabilir. Halihazırda kemik iliği kök hücrelerinin bu tip mekanik titreşim sinyallerine duyarlı olup olmadığı ve eğer duyarlıysa bu sinyallere nasıl adapte olduğu henüz net olarak bilinmemektedir. Burada fare kemik iliğinden alınan mezenkimal D1-ORL-UVA kök hücreleri atıl durumda, kemik yöneliminde ya da yağ yönelimindeyken günlük mekanik titreşimlere (0.15g, 90 Hz, 15dk/gün) 7 gün boyunca maruz bırakıldı ve bu titreşimlerin hücrelerde yarattığı hücresel, morfolojik ve moleküler değişimler araştırıldı. Atıl durumdaki kök hücrelerde mekanik sinyaller hücre üremesini, hücrelerin toplam aktin miktarını ve kalınlığını arttırdığı gözlendi. Kemik yönelimi sırasında da mekanik sinyaller toplam aktin miktarı, aktin kalınlığı ve hücrelerin membran pürüzlülüklerini arttırdılar. Yağ yönelimi sırasında ise uygulanan mekanik kuvvetlerin hücrelerin yağ biriktirmesinden kaynaklanan morfolojik ve altyapısal etkileri geri çevirdiği gözlendi. Mekanik titreşimlerin ayrıca tüm yönelimler için hücrelerarası iletişimi arttırdıkları gözlendi. Sonuçlar yüksek frekanslı ve düşük genlikli mekanik titreşimlerin mezenkimal kök hücrelerin yönelimlerini belirleyen faktörlere önemli etkilerde bulunduklarını düşündürmektedir. Klinik aşamaya ulaşabilirse bu sonuçlar ilaçtan bağımsız bir etkinin kemik erimesi ve obezite için kullanılabileceğini düşündürmektedir.Article Epithelial-Mesenchymal Transition as a Potential Route for Dapt Resistance in Breast Cancer Cells(Walter de Gruyter GmbH, 2023) Tellı, Kubra; Ozuysal, Ozden Yalcın; Telli, Kübra; Yalçın Özuysal, ÖzdenObjectives: Notch is a conserved pathway involved in cell- fate determination and homeostasis. Its dysregulation plays a role in poor prognosis and drug resistance in breast cancer. Targeting Notch signaling via inhibition of the gamma- secretase complex is in the spotlight of modern cancer treat- ments. Gamma-secretase inhibitors (GSI) have shown suc- cessful clinical activity in treating cancers, yet the possible resistance mechanism remains unstudied. Modeling the resistance and understanding culprit molecular mechanisms can improve GSI therapies. Accordingly, the aim of this study is to generate and analyze GSI-resistant breast cancer cells. Methods: Gradually increasing doses of DAPT, a well-known GSI, were applied to MCF-7 breast cancer cell lines to generate resistance. Cell viability, migration and gene expressions were assessed by MTT, wound healing and qRT-PCR analyses. Results: DAPT-resistant MCF-7 cells exhibited abnormal expression of Notch receptors, Notch targets (HES1, HES5, HEY1), and epithelial-mesenchymal transition (EMT) markers (E-cadherin, ZO-1, SNAIL2, N-cadherin) to overcome the continuous increase in DAPT toxicity by increased migration through mesenchymal transition. Conclusions: This study prospects into the role of EMT in the potential resistance mechanism against DAPT treatment for breast cancer cells. Complementary targeting of EMT should be investigated further for a possible effect to potentiate DAPT’s anti-cancer effects.Research Project Mekanik titreşimlerin meme kanseri hücrelerinin davranışlarına etkisi(2015) Özçivici, Engin; Yalçın Özuysal, ÖzdenHer geçen gün artan epidemiyolojik bulgular fiziksel egzersizin kanser üzerinde, özellikle meme, prostat ve kolon kanserlerinde önleyici bir etkisi olduğunu ortaya koymaktadır. Varolan bulgulara rağmen kanser ve fiziksel egzersiz arasındaki etkileşimin biyolojik mekanizması hücre kültürü ve hayvan deneyleriyle ortaya çıkarılamamıştır. Tıbbi literatür egzersizin kanser üzerindeki önleyici etkisini sistemler bazında oluşan bağışıklık, metabolik aktivite, dolaşımdaki hormonlar ve vücuttaki yağ oranları ile açıklamaya çalışmaktadır. Buna rağmen, mekanik kuvvetlerin sağlıklı hücreler üzerindeki düzenleyici etkisi düşünüldüğünde bu etkilerin kanserli hücreler üzerinde de etkin olabileceğinden şüphelenilmektedir. Mekanik kuvvetleri kanser hücrelerinin üreme ve organizasyon özelliklerini kontrol etmek için kullanma düşüncesi alternatifleri göz önüne alındığında (örneğin kemoterapi, ışın tedavisi) yan etkilerinin yokluğu ve sinyallerin doğallığı sebebiyle oldukça avantajlıdır. Bu konuda yeterli bilimsel çalışma olmamakla beraber aynı zamanda kanser dokusu (tümör) mikroçevresi düşünüldüğünde bazı engeller ortaya çıkmaktadır. Tümörde hücre dışı matrisi sağlıklı dokulara göre daha sertken, kanser hücreleri bozulan altyapısal özellikleri sebebiyle sağlıklı hücrelere göre çok daha yumuşaktır. Bu yüzden tümör dokularında oluşan kuvvetler “stress shielding” adı verilen prensip sebebiyle hücreleri değil daha sert olan hücre dışı matrisin yüklenmesini sağlarlar. Önerilen projede bu durumun önüne geçilmek için kanser hücreleri matriste oluşan kuvvetlerden bağımsız ve Newton prensipleriyle, yani ivmelenen kütlede oluşan kuvvetler sayesinde yüklenmeye maruz bırakılacaktır.Conference Object Detection and Restoration Pipeline for Phase Contrast Microscopy Time Series Images(IEEE, 2022) Iheme, Leonardo O.; Uçar, Mahmut; Önal, Sevgi; Yalçın Özuysal, Özden; Pesen Okvur, Devrim; Töreyin, Behçet U.; Ünay, DevrimWe propose a pre-processing pipeline for the de-tection and restoration of distorted frames in phase-contrast microscopy time-series images. The analysis is based on the average intensity values of the frames within any given time- series image. The extent of the correction of intensity variation in frames is determined by the normalization of the difference between the current frame's average intensity and the median of average intensity of all frames. Our restoration algorithm preserves regional trans-passing pixels, does not cause new distortions, and increases the histogram similarity between the distorted and non-distorted frames. The algorithm was validated on 15,395 time-series image frames from 27 experiments and the results were found to be visually and quantitatively accurate.Article Citation - WoS: 12Citation - Scopus: 12Sema6d Differentially Regulates Proliferation, Migration, and Invasion of Breast Cell Lines(American Chemical Society, 2022) Günyüz, Zehra Elif; Sahi İlhan, Ece; Küçükköse, Cansu; İpekgil, Doğaç; Tok, Güneş; Meşe, Gülistan; Özçivici, Engin; Yalçın Özuysal, ÖzdenSemaphorin 6D (SEMA6D), a member of the class 6 semaphorin family, is a membrane-associated protein that plays a key role in the development of cardiac and neural tissues. A growing body of evidence suggests that SEMA6D is also involved in tumorigenesis. In breast cancer, high SEMA6D levels are correlated with better survival rates. However, very little is known about the functional significance of SEMA6D in breast tumorigenesis. In the present study, we aimed to investigate the effects of SEMA6D expression on the normal breast cell line MCF10A and the breast cancer cell lines MCF7 and MDA MB 231. We demonstrated that SEMA6D expression increases the proliferation of MCF10A cells, whereas the opposite effect was observed in MCF7 cells. SEMA6D expression induced anchorage-independent growth in both cancer cell lines. Furthermore, migration of MCF10A and MCF7 cells and invasion of MDA MB 231 cells were elevated in response to SEMA6D overexpression. Accordingly, the genes related to epithelial-mesenchymal transition (EMT) were altered by SEMA6D expression in MCF10A and MCF7 cell lines. Finally, we provided evidence that SEMA6D levels were associated with the expression of the cell cycle, EMT, and Notch signaling pathway-related genes in breast cancer patients' data. We showed for the first time that SEMA6D overexpression has cell-specific effects on the proliferation, migration, and invasion of normal and cancer breast cell lines, which agrees with the gene expression data of clinical samples. This study lays the groundwork for future research into understanding the functional importance of SEMA6D in breast cancerArticle Citation - WoS: 3Citation - Scopus: 6Improved Cell Segmentation Using Deep Learning in Label-Free Optical Microscopy Images(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2021) Ayanzadeh, Aydın; Yalçın Özuysal, Özden; Pesen Okvur, Devrim; Önal, Sevgi; Töreyin, Behçet Uğur; Ünay, DevrimThe recently popular deep neural networks (DNNs) have a significant effect on the improvement of segmentation accuracy from various perspectives, including robustness and completeness in comparison to conventional methods. We determined that the naive U-Net has some lacks in specific perspectives and there is high potential for further enhancements on the model. Therefore, we employed some modifications in different folds of the U-Net to overcome this problem. Based on the probable opportunity for improvement, we develop a novel architecture by using an alternative feature extractor in the encoder of U-Net and replacing the plain blocks with residual blocks in the decoder. This alteration makes the model superconvergent yielding improved performance results on two challenging optical microscopy image series: a phase-contrast dataset of our own (MDA-MB-231) and a brightfield dataset from a well-known challenge (DSB2018). We utilized the U-Net with pretrained ResNet-18 as the encoder for the segmentation task. Hence, following the modifications, we redesign a novel skip-connection to reduce the semantic gap between the encoder and the decoder. The proposed skip-connection increases the accuracy of the model on both datasets. The proposed segmentation approach results in Jaccard Index values of 85.0% and 89.2% on the DSB2018 and MDA-MB-231 datasets, respectively. The results reveal that our method achieves competitive results compared to the state-of-the-art approaches and surpasses the performance of baseline approaches.Article Citation - WoS: 20Citation - Scopus: 22Refractive Index Sensing for Measuring Single Cell Growth(American Chemical Society, 2021) Çetin, Arif E.; Topkaya, Seda Nur; Yalçın Özuysal, Özden; Khademhosseini, AliAccessing cell growth on adhesive substrates is critical for identifying biophysical properties of cells and their therapeutic response to drug therapies. However, optical techniques have low sensitivity, and their reliability varies with cell type, whereas microfluidic technologies rely on cell suspension. In this paper, we introduced a plasmonic functional assay platform that can precisely measure cell weight and the dynamic change in real-time for adherent cells. Possessing this ability, our platform can determine growth rates of individual cells within only 10 mm to map the growth profile of populations in short time intervals. The platform could successfully determine heterogeneity within the growth profile of populations and assess subpopulations exhibiting distinct growth profiles. As a proof of principle, we investigated the growth profile of MCF-7 cells and the effect of two intracellular metabolisms critical for their proliferation. We first investigated the negative effect of serum starvation on cell growth. We then studied ornithine decarboxylase (ODC) activity, a key enzyme which is involved in proliferation, and degraded under low osmolarity that inhibits cell growth. We successfully determined the significant distinction between growth profiles of MCF-7 cells and their ODC-overproducing variants that possess strong resistance to the negative effects of low osmolarity. We also demonstrated that an exogenous parameter, putrescine, could rescue cells from ODC inhibition under hypoosmotic conditions. In addition to the ability of accessing intracellular activities through ex vivo measurements, our platform could also determine therapeutic behaviors of cancer cells in response to drug treatments. Here, we investigated difluoromethylornithine (DFMO), which has antitumor effects on MCF-7 cells by inhibiting ODC activity. We successfully demonstrated the susceptibility of MCF-7 cells to such drug treatment, while its DFMO-resistant subpopulation could survive in the presence of this antigrowth agent. By rapidly determining cell growth kinetics in small samples, our plasmonic platform may be of broad use to basic research and clinical applications.
- «
- 1 (current)
- 2
- 3
- »