Molecular Biology and Genetics / Moleküler Biyoloji ve Genetik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/9
Browse
32 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)Book Part Citation - Scopus: 1Automated Analysis of Phase-Contrast Optical Microscopy Time-Lapse Images: Application To Wound Healing and Cell Motility Assays of Breast Cancer(Elsevier, 2023) Erdem, Yusuf Sait; Ayanzadeh, Aydın; Mayalı, Berkay; Balıkçı, Muhammed; Belli, Özge Nur; Uçar, Mahmut; Yalçın Özuysal, Özden; Pesen Okvur, Devrim; Önal, Sevgi; Morani, Kenan; Iheme, Leonardo Obinna; Töreyin, Behçet UğurThis chapter describes a workflow for analyzing phase-contrast microscopy (PCM) data from two fundamental types of biomedical assays: assays for cell motility and assays for wound healing. The workflow of the analysis is composed of the methods for acquiring, restoring, segmenting, and quantifying biomedical data. In the literature, there have been separate methods aimed at specific stages of PCM data analysis. Nonetheless, there has never been a complete workflow for all stages of analysis. This work is an innovation that proposes an end-to-end workflow for image pre-processing, deep learning segmentation, tracking, and quantification stages in cell motility and wound healing assay analyses. The findings indicate that domain knowledge can be used to make simple but significant improvements to the results of cutting-edge methods. Furthermore, even for deep learning-based methods, pre-processing is clearly a necessary step in the workflow. © 2023 Elsevier Inc. All rights reserved.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.Article Citation - WoS: 2Citation - Scopus: 2Plasmonic Functional Assay Platform Determines the Therapeutic Profile of Cancer Cells(American Chemical Society, 2023) Çetin, Arif E.; Topkaya, Seda Nur; Yazıcı, Ziya Ata; Yalçın Özuysal, ÖzdenFunctional assay platforms could identify the biophysicalpropertiesof cells and their therapeutic response to drug treatments. Despitetheir strong ability to assess cellular pathways, functional assaysrequire large tissue samples, long-term cell culture, and bulk measurements.Even though such a drawback is still valid, these limitations didnot hinder the interest in these platforms for their capacity to revealdrug susceptibility. Some of the limitations could be overcome withsingle-cell functional assays by identifying subpopulations usingsmall sample volumes. Along this direction, in this article, we developeda high-throughput plasmonic functional assay platform to identifythe growth profile of cells and their therapeutic profile under therapiesusing mass and growth rate statistics of individual cells. Our technologycould determine populations' growth profiles using the growthrate data of multiple single cells of the same population. Evaluatingspectral variations based on the plasmonic diffraction field intensityimages in real time, we could simultaneously monitor the mass changefor the cells within the field of view of a camera with the capacityof > & SIM;500 cells/h scanning rate. Our technology could determinethe therapeutic profile of cells under cancer drugs within few hours,while the classical techniques require days to show reduction in viabilitydue to antitumor effects. The platform could reveal the heterogeneitywithin the therapeutic profile of populations and determine subpopulationsshowing resistance to drug therapies. As a proof-of-principle demonstration,we studied the growth profile of MCF-7 cells and their therapeuticbehavior to standard-of-care drugs that have antitumor effects asshown in the literature, including difluoromethylornithine (DFMO),5-fluorouracil (5-FU), paclitaxel (PTX), and doxorubicin (Dox). Wesuccessfully demonstrated the resistant behavior of an MCF-7 variantthat could survive in the presence of DFMO. More importantly, we couldprecisely identify synergic and antagonistic effects of drug combinationsbased on the order of use in cancer therapy. Rapidly assessing thetherapeutic profile of cancer cells, our plasmonic functional assayplatform could be used to reveal personalized drug therapies for cancerpatients.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: 7Citation - Scopus: 7Connexin 32 Overexpression Increases Proliferation, Reduces Gap Junctional Intercellular Communication, Motility and Epithelial-To Transition in Hs578t Breast Cancer Cells(Springer, 2022) Uğur, Deniz; Güngül, Taha Buğra; Yücel, Simge; Özçivici, Engin; Yalçın Özuysal, Özden; Meşe Özçivici, GülistanConnexins (Cx) are primary components of gap junctions that selectively allow molecules to be exchanged between adjacent cells, regulating multiple cellular functions. Along with their channel forming functions, connexins play a variety of roles in different stages of tumorigenesis and their roles in tumor initiation and progression is isoform- and tissue-specific. While Cx26 and Cx43 were downregulated during breast tumorigenesis, Cx32 was accumulated in the cytoplasm of the cells in lymph node metastasis of breast cancers and Cx32 was further upregulated in metastasis. Cx32's effect on cell proliferation, gap junctional communication, hemichannel activity, cellular motility and epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) were investigated by overexpressing Cx32 in Hs578T and MCF7 breast cancer cells. Additionally, the expression and localization of Cx26 and Cx43 upon Cx32 overexpression were examined by Western blot and immunostaining experiments, respectively. We observed that MCF7 cells had endogenous Cx32 while Hs578T cells did not and when Cx32 was overexpressed in these cells, it caused a significant increase in the percentages of Hs578T cells at the S phase in addition to increasing their proliferation. Further, while Cx32 overexpression did not induce hemichannel activity in either cell, it decreased gap junctional communication between Hs578T cells. Additionally, Cx32 was mainly observed in the cytoplasm in both cells, where it did not form gap junction plaques but Cx32 overexpression reduced Cx43 levels without affecting Cx26. Moreover, migration and invasion potentials of Hs578T and migration in MCF7 were reduced upon Cx32 overexpression. Finally, the protein level of mesenchymal marker N-cadherin decreased while epithelial marker ZO-1 and E-cadherin increased in Hs578T cells. We observed that Cx32 overexpression altered cell proliferation, communication, migration and EMT in Hs578T, suggesting a tumor suppressor role in these cells while it had minor effects on MCF7 cells.