Akademik Veri Yönetim Sistemi
Sarımahmut M., Cevatemre B.(Yürütücü), Ulukaya E., Dere E., Yılmaztepe Oral A.
TÜBİTAK Projesi, 2015 - 2017
Projemizin amacı, enerji üretiminde (mitokondriyal metabolizmada) önemli
bir enzim olan Pirüvat Dehidrojenaz (PDH) aktivitesinin kanser metastazıyla
ilişkilendirilen Epitelyal Mezenkimal Dönüşüm (EMD) süreci arasındaki
bağlantıların araştırılmasıdır.
Son yıllarda kanserin, mitokondri karakteristikleri
(glukoz metabolizması ve apoptozis direnci gibi) ile yakından ilişkili olduğu
düşünülmektedir. Glukoz, tümör hücreleri dahil pek çok memeli hücresinin esas karbon
kaynağıdır ve ATP oluşturmak üzere sitozolik glikoliz ve ardından oksijen
bağımlı mitokondriyal metabolizma aracılığıyla metabolize edilir. Normal
şartlar altında sitozolik glikoliz sonucu meydana gelen glukoz-türevi bir
karbon olan pirüvatın TCA döngüsüne (mitokondriyal metabolizma) girişi,
pirüvatın Asetil CoA’ya dönüşümünü (oksidatif dekarboksilasyon) gerektirir. Bu
katalitik dönüşümü gerçekleştiren çoklu enzim kompleksi ise pirüvat
dehidrojenaz (PDH) dır.
Metastaz kapasitesi yüksek olan
kanser hücreleri, enerji üretimi için bol miktarda oksijen varlığında dahi
öncelikli olarak sitozolik glikolizi (mitokondriyal solunuma kıyasla) tercih
etmektedirler. Enerji üretimi amacıyla sitozolik glikolizin kullanımı ise
tümörün gelişmesi için gerekli olan temel yapıtaşlarını daha hızlı sağlar.
Ayrıca apoptozisin baskılanmasını dolayısıyla antikanser terapilere direncin
artmasını sağlayan metabolik bir bozukluktur. Kanser hücrelerinde görülen metabolik yolakların bu
şekilde yeniden düzenlenmesi, kanser hücrelerinin
adaptasyonunu ve progresyonunu uyararak invazif ve metastatik bir fenotip
kazanılmasını sağlamaktadır. Bu düzenlenmenin sonrasında glukoz alımı artar ve
hızı artan glikoliz süreci ile kanser hücreleri laktat (son ürün) üretir ki bu
ürün sayesinde invazyon ve metastaz için uygun bir çevre oluşur. Bu fizyolojik
değişiklikler kanser progresyonu için uygun bir mikroçevre yaratır. Sonuç
olarak kemoterapötik ilaçlar dahil çeşitli stres koşullarına direncin artışı
gerçekleşir.
EMD, epitelyal karakterdeki bir hücrenin, motilitesi ve invazif
kapasitesi artmış mezenkimal karakter edinmesi (ayrıca epitelyal belirteçlerin
kaybı) ile karakterize edilen bir süreçtir. Kanser biyolojisinde henüz yeni bir
konu olmakla beraber, tümör metastazında moleküler belirleyici olma potansiyeli
taşıdığından, bu sürecin anlaşılması ve aydınlatılması büyük önem taşımaktadır.
Son yıllarda yapılan metastatik kanser araştırmaları ve ilişkili moleküler
bilgiler artmış olmasına rağmen, PDH enzim aktivitesinin EMD süreci ile
ilişkisini gösteren literatürde herhangi bir çalışma bulunmamaktadır.
PDH enzim kompleksi baskılandığında, pirüvatın mitokondriye geçişi
gerçekleşemeyeceğinden (piruvatın mitokondriye akışı yalnızca bu enzim kompleksi
aracılığıyla olduğundan), glikolitik metabolizmanın artışını, dolayısıyla
metastatik kapasiteyle ilişkilendirilen EMD sürecinin varlığını keşfetmeyi
beklemekteyiz. Bu amaçla ilk aşamada; ön çalışma kapsamında E-kaderin ve
Vimentin ifadelerine baktığımız çeşitli kanser hücre soylarında PDH enziminin
E1 alt ünitesinin protein düzeyinde ifadeleri tespit edilecek ve takiben
çalışmalarımızda kullanacağımız hücre soylarımızı belirlemiş olacağız. Belirlediğimiz
hücre soylarında PDH enzim kompleksinin E1 alt ünitesini kodlayan genin ifadesi
stabil şekilde siRNA teknolojisi (lentiviral transdüksiyon) kullanılarak
baskılanacaktır. Transfeksiyon başarısı/verimliliği PDHE1’e spesifik antikor
kullanarak western blot yöntemi ile kontrol edilecektir. Ayrıca bu genin
susturulması neticesinde PDH enzim aktivitesindeki değişiklikler
belirlenecektir. Kanser hücre soylarında PDHE1 geninin başarılı ve stabil bir
şekilde susturulması neticesinde epitelyal karakterin kaybolmasını, buna karşın
mezenkimal karakterin artışını beklemekteyiz. Dolayısıyla, PDHE1 geni susturulan
kanser hücre soylarında, ifadelerinde artış beklediğimiz mezenkimal proteinler (EMD
ile ilişkilendirilen) Western Blot yöntemi kullanılarak tespit edilecektir. Son
olarak, EMD sürecini geçiren hücrelerin karakteristiği olan kemoterapi
direncini göstermek üzere, PDHE1-susturulmuş ve PDHE1-normal hücre gruplarının,
klinikte kullanılan anti-kanser ilaçlara yanıtları karşılaştırılacaktır. Bunun
yanı sıra invazif ve metastaz kapasitesi yüksek olan kanser hücrelerinin bir
karakteristiği olan migrasyon yeteneğini göstermek üzere, bu hücre gruplarında
“yara iyileşmesi” yöntemi uygulanacaktır.
Kanserin son yıllarda metabolik bir hastalık olarak görüldüğü göz önüne
alınırsa, mitokondriyal metabolizma ile ilişkili enzimlerin aktivitelerinin
kanser progresyonu sürecine etkilerinin anlaşılması ve aydınlatılması insan
sağlığını iyileştirebilecek yeni tedavi seçenekleri/yaklaşımları yaratabilir. Proje
sonuçlarının, mitokondri-ilişkili metastaz ve buna dair moleküler
mekanizmaların anlaşılmasına katkı; klinik açıdan büyük önem taşıyan prognostik ve/veya
diagnostik belirteçlerin ve yeni terapötik hedeflerin keşfedilmesine ve kanser tedavisinde başarı oranını yükseltecek yeni
anti-metastatik terapötik ajanların geliştirilmesine olanak sağlayacağını
düşünmekteyiz.