NRF2 Aktivatör ve İnhibitörünün Eş-etkilerinin Yeni Bir Organ-çip Modeli Kullanılarak Değerlendirilmesi

Abstract

Normal meme epitel hücreleri MCF10A ile MDA-MB-231, MCF7 ve SK-BR-3 olmak üzere üç farklı meme kanseri hücre hattında, NRF2 aktivatörü ve inhibitörünün kemoterapötik bir ilaç varlığında ve yokluğundaki eş-etkilerini incelemek amacıyla, ortak bir arayüze erişimi olan çok kanallı, özel tasarım bir Çip-Üzeri-Organ modeli geliştirildi. Sistem, hücre tiplerinin mekansal olarak ayrılmasına ve moleküllerin lokal ya da global olarak uygulanmasına imkan sağladı. Difüzyon simülasyonları ve deneyleri, lokal olarak uygulanan moleküllerin hedeflenen kanallar içinde kaldığını doğrulayarak sistemi lokal tedavi çalışmaları için uygun hale getirdi. Alamar Blue canlılık analizleri, bu sistemin 5×10⁵ hücre/ml hücre yoğunluğunda 72 saat boyunca üç boyutlu hücre kültürünü başarıyla desteklediğini gösterdi. NRF2 inhibitörünün lokal, aktivatörün ise global uygulandığı koşullarda ve kemoterapötik ilaçla kombinasyon halinde hücre canlılık yanıtları incelendi. Farklı deney koşullarında gözlemlenen çeşitli canlılık yanıtları, NRF2 modülasyonunun bağlama bağlı etkiler yaratabileceği hipotezini destekledi. Canlılıkta gözlenen artış veya azalış eğilimleri, hormesis ya da iki fazlı doz yanıtı olarak bilinen biyolojik fenomenlerin etkili olabileceğini düşündürdü. Sonuçlar, geliştirilen OOC modelinin, kontrollü üç boyutlu mikroçevre koşullarında farmakolojik ve biyomoleküler etkileşimlerin araştırılması için faydalı bir platform sunduğunu ortaya koymuştur. Bulgular, bu tür sistemlerde doz seçimi ve kombinasyon stratejilerinin önemini vurgulamaktadır. Bu model, gelecekte kişiselleştirilmiş ve hedefe yönelik tedaviler üzerine odaklanan çalışmalar için değerli bir araştırma platformu olma potansiyeline sahiptir.

A custom-designed Organ-on-Chip (OOC) model of multiple channels with access to a common continuous interface was developed to investigate the co-effects of NRF2 activator and inhibitor in the presence and absence of a chemotherapeutic drug on normal breast epithelial cells MCF10A and three breast cancer cell lines MDA-MB-231, MCF7, and SK-BR-3. The system allowed spatial separation of cell types and local or global application of molecules. Diffusion simulations and experiments confirmed that molecules applied locally remained confined within the targeted channels, making it suitable for localized treatment studies. Alamar Blue viability assays demonstrated that the system successfully supported 3D cell culture for up to 72 hours at 5×10⁵ cells/ml cell seeding density. The co-effects of local NRF2 inhibitor and global activator application were investigated in the presence and absence of a chemotherapeutic drug on normal breast epithelial cells and breast cancer cells viability. Various viability responses were observed across different conditions, supporting the hypothesis that NRF2 modulation may lead to context-dependent effects. Observations such as increased or decreased viability trends highlighted the potential influence of phenomena like hormesis or known as biphasic dose response. The results demonstrated that the developed OOC model provides a useful platform for studying pharmacological and biomolecular interactions under controlled 3D micorenvironment conditions. The findings underline the importance of dose selection and combination strategies in such systems. This model can serve as a valuable platform for future studies focusing on personalized and targeted therapies in cancer research.