Üç boyutlu organotipik tümör modellerinin geliştirilmesi, karakterizasyonu ve ilaç yanıtlarının araştırılması

Abstract

Akciğer kanseri, küresel mortalite oranlarında üst sıralarda yer alarak yeni tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesini zorunlu kılmaktadır. Bu bağlamda, üç boyutlu (3B) hücre kültürü yöntemleri, kanser biyolojisine yönelik in vitro ve klinik çalışmalar arasındaki ilaç yanıtı farklılıklarını ortadan kaldırabilmesi ve kişiselleştirilmiş tedavi stratejilerinin geliştirilmesi açısından önemlidir. Bu çalışmanın amacı, akciğer kanseri için yeni 3B organotipik tümör modelleri geliştirmek, tümör oluşumu ve inhibisyon mekanizmalarını incelemek ve ilaç yanıtlarını değerlendirmektir. A549 ve H1299 akciğer kanseri hücreleri kullanılarak 3B tümör modelleri oluşturulmuş ve karakterize edilmiştir. Öncelikle Niklozamid’in çeşitli kemoterapötikler (Setuksimab, Holoxan, Pemetrexed, Cisplatin, Doksorubisin, Caelyx, 5-Flurourasil, Paklitaksel, Dosetaksel, Gemsitabin), Klorokin ve Resveratrol ile kombinasyonları 2B hücre kültüründe incelenmiştir. Kombinasyonlar arasında etkili bulunan Niklozamid ve Dosetaksel kombinasyonunun canlılık üzerine etkileri SRB ve ATP testleri, hücre ölüm modu (üçlü floresan boyama ve Z-VAD-FMK inhibitör analizleri), hücre göçü (yara iyileşmesi), koloni oluşturma yeteneği (koloni oluşturma analizi), western blot analizleri ve immünositokimya analizleri (hematoksilen-eozin ve Ki-67 boyamaları) ve ko-kültür çalışmaları kapsamında tümör mikroçevresinin etkileri değerlendirilmiştir. Niklozamid-Dosetaksel kombinasyonunun hücre canlılığı üzerinde monoterapötik etkilere göre daha güçlü bir etki gösterdiği ve tümör yapısında belirgin bozulmaya yol açtığı gözlemlenmiştir. Mikroskobik ve inhibitör analizleri, apoptotik hücre ölümü varlığını ortaya koymuş; Western blot analizleri ise apoptoz ile ilişkili proteinlerden DR-4, kaspaz-8, k-PARP’ta artış ve Bcl-2’de azalma göstermiştir. Ayrıca, kombinasyonun hücre göçünü azalttığı ve koloni oluşturma kapasitesini engellediği tespit edilmiştir. İmmünositokimya analizleriyle tümör zonları belirlenmiş kombinasyonun etkisi ile tümör inhibisyonunun gerçekleştiği tayin edilmiştir. Ko-kültür çalışmaları canlılığın tümör mikroçevresi etkisiyle arttığını göstermiştir. Bu bulgular, akciğer kanserinde kişiselleştirilmiş tedavi stratejilerinin geliştirilmesine yönelik daha fazla araştırmanın gerekliliğini ortaya koymaktadır. Gelecek araştırmalar, ek ilaç kombinasyonları, farklı hücre tipleri ve 3B tümör modelleri ile in vitro’dan in vivo’ya geçişteki potansiyelini artırmayı hedeflemektedir.

Lung cancer is a leading cause of global mortality, necessitating new therapeutic approaches. Three-dimensional (3D) cell culture methods are significant for bridging the gap between in vitro and clinical studies, mitigating drug response differences, and developing personalized treatment strategies. This study aims to develop new 3D organotypic tumor models for lung cancer, investigate tumor formation and inhibition mechanisms, and evaluate drug responses. Using A549 and H1299 lung cancer cells, a new 3D tumor model was created and characterized. Combinations of Niclosamide with various chemotherapeutics (Cetuximab, Ifosfamide, Pemetrexed, Cisplatin, Doxorubicin, Caelyx, 5-Fluorouracil, Paclitaxel, Docetaxel, Gemcitabine), Chloroquine, and Resveratrol were examined in 2D cell culture. The effects of the Niclosamide-Docetaxel combination on cell viability were assessed using SRB and ATP assays, cell death mode (triple fluorescent staining and Z-VAD-FMK inhibitor analyses), cell migration (wound healing), colony-forming ability (colony-forming assay), western blot, and immunohistochemistry analyses. Tumor microenvironment effects were evaluated in co-culture studies. The Niclosamide-Docetaxel combination showed a stronger effect on cell viability compared to monotherapy, significantly disrupting tumor architecture. Microscopic and inhibitor analyses revealed apoptotic cell death; Western blot analyses showed increases in DR-4, caspase-8, cleaved PARP, and a decrease in Bcl-2. Additionally, the combination reduced cell migration and inhibited colony formation. Immunocytochemistry identified tumor zones and confirmed tumor inhibition. Co-culture studies showed increased viability influenced by the tumor microenvironment. These findings highlight the need for further research to develop personalized treatment strategies in lung cancer. Future studies will focus on additional drug combinations, different cell types, and 3D tumor models to enhance the transition from in vitro to in vivo.