Development of 3d Tumor Models for Investigating Drug Efficacy of Sapogenol Derivatives

Abstract

Son dönemin hastalığı olan kanser tedavisi çalışmalarında potansiyel ilaçların etkinliklerinin araştırılması için doku fizyolojisine yüksek benzerlik gösteren 3 boyutlu (3B) hücre kültürü modelleri dikkat çekmektedir. Bu modeller 2B hücre kültürü çalışmalarındaki birçok problemin aşılmasını sağlayarak ilaç geliştirme çalışmalarında tercih edilmektedir. Bu çalışmada yeni nesil manyetik levitasyon (MagLev) kullanılarak üretilmiş 3B tümör sferoid modelleri üzerinde sapogenol türevi potansiyel kanser ilaçları ve FDA onaylı antikanser ilacı Paklitaksel'in (Ptx) ilaç aktivite taramaları yapılmıştır. Manyetik levitasyon yöntemi doku iskelesinden bağımsız olup, iki mıknatıs tarafından yaratılmış manyetik alan içerisinde paramanyetik ajanların etkisiyle manyetize edilmiş hücrelerin yoğunlarına bağlı olarak kendilerine has bir yükseklikte (levitasyon yüksekliği) harici bir kuvvet gerektirmeden asılı kalmalarını sağlamaktadır. Bu yöntemle, levitasyon yükseklikleri aynı seviyede olan hücreler arası etkileşimler artarak 3B sferoid yapıları doku iskelesine ihtiyaç duyulmadan hızlıca elde edilebilmektedir. Tamamlanan çalışmada; tümör sferoid modelleri her hücre hattı için ayrı şekilde elde edilmiştir. MagLev yöntemine ek, kontrol amaçlı, aynı hücre hatlarıyla asılı damlacık yöntemi kullanılarak 3B sferoid modelleri elde edilmiştir. Oluşturulan sferoid modelleri üzerinde 2B hücre kültüründe ilaç etkinliği belirlenmiş sapogenol türevi ilaç moleküllerinin ve Ptx'in aktivitesi araştırılmıştır. Sferoid modelleri üzerinde beklenen toksik etki görülmüş, karşılaştırmalı sonuçlar paylaşılmıştır. Bu sonuçlarla birlikte, 2B hücre kültürü kullanılarak yapılan tümör fizyolojisi araştırmaları yerine bu modellerin dezavantajlarını geride bırakan, gerçek tümör fizyolojisini çok daha yakın seviyede taklit edebilen, klinik araştırmalar öncesinde ilaç taramalarında ve farklı moleküllerin etkilerinin araştırılmışında kolay, gerçekçi ve hızlı sonuçlar sağlayabilecek manyetik levitasyon temelli yeni bir ilaç aktivite tarama modeli geliştirilmiştir

In studies on the treatment of cancer, which is a common disease of the latest period, 3D cell culture models, which show high similarity to tissue physiology, attract attention in order to investigate the efficacy of potential drugs. These models are preferred in drug development studies by overcoming many problems in 2D cell culture studies. In the completed research, drug activity screenings of sapogenol-derived molecules and anticancer drug Ptx were performed on 3D tumor spheroid models produced using new generation magnetic levitation (MagLev) technology. The magnetic levitation is a scaffold free methodology which allows the cells magnetized by the effect of paramagnetic agents in the magnetic field created by two magnets to balance at a unique height (levitation height) depending on density, without requiring an external force. With this method, intercellular interactions with the same level of levitation heights can be increased and 3D spheroid structures can be obtained quickly without the need any scaffold. In the completed thesis; As a control group for MagLev spheroids, hanging drop methodology was preferred with the same cell lines. The activity of sapogenol-derived molecules and the Ptx were investigated. The expected toxic effect on spheroids was observed and comparative results were shared. MagLev based new drug activity screening model which overcomes the disadvantages of 2D cell culture studies, can imitate real tumor physiology much more closely, can provide easy, realistic and fast results in drug screenings and investigating the effects of different molecules before clinical studies has been devoloped.