1. The evaluation of co-drug encapsulated, targeted theranostic liposomes' efficiency in non-small cell lung cancer
- Author
-
Karpuz, Merve, Özer, Asuman Yekta, Silindir-Günay, Mine, Radyofarmasi, Silindir Günay, Mine, and Radyofarmasi Anabilim Dalı
- Subjects
Drug targeting ,kansere hedeflendirme ,Drug carriers ,Carcinoma-non small cell-lung ,Konu Başlıkları Listesi::Bilim ,teranostik sistemler ,radyoişaretleme ,Pharmacy and Pharmacology ,Lung neoplasms ,kombine ilaç taşıyan lipozomlar ,Neoplasms ,Liposomes ,Küçük hücreli dışı akciğer kanseri ,Eczacılık ve Farmakoloji ,Lung diseases ,Konu Başlıkları Listesi::Tıp - Abstract
Overall, cancer is a fundamental health issue all around the world. In particular, lung cancer is the type that has the highest incidence and mortality rate. Although several methods including chest x-rays, computed tomography, magnetic resonance and nuclear imaging methods are routinely employed in the diagnosis and imaging of lung cancer; these techniques fall short of sufficient when it comes to early diagnosis. On the other hand, the most frequently used treatment methods for lung cancer are surgery, radiotherapy and chemotherapy. Among these, surgery is the most effective method in treating lung cancer; however, it can only be practiced in the early stages of the disease. While radiotherapy is the treatment method of choice for the patients with early-stage lung cancer that’s not suitable for surgical procedures; chemotherapy is utilized in the treatment of advanced-stage patients. The fact that chemotherapeutic drugs are not tumor-specific and cause serious, systemic, toxic effects constitutes one of the biggest problems in the treatment. Combination therapy, is frequently used in cancer treatment, has various advantages including reducing of toxic effects of monotherapy and targeting of different mechanisms. Taking these facts into consideration, in our study; nanosized liposome formulations were prepared. While doing so; paclitaxel was encapsulated in the lipid bilayer and vinorelbin was encapsulated in the hydrophilic core of the same liposomes. These formulations were targeted actively and/or passively at the folate receptors in the non-small cell lung cancer cells and labelled with 99mTc radionuclide. In the subsequent characterization studies, the suitability of the profiles of liposomes for in vitro studies has been proven by their particle size (about 150nm for passive targeted ones and about 180 nm for active targeted ones) and encapsulation efficiency of 15% for PCX and 20% for VNB as well as their zeta potential of about -10 mV. The results of the stability studies showed that the liposome formulations remained stable in tightly sealed containers for about 45 days at 4oC. The cytotoxicity profiles of these liposome formulations and the results of the in vitro uptake studies were evaluated in the A549, H1299 and LLC-1 cell lines. According to the results of flow cytometry and MTT analyses, liposomes were uptaken and showed high cytotoxic effects in cells. By the results of biodistribution studies performed in mice bearing lung cancer, radiolabeled with 99mTc, actively folate targeted, co-drug encapsulated liposomes formulations were uptaken in tumuor tissue compared to non-actively targeted one. In addition, the treatment efficiency of actively folate targeted, co-drug encapsulated liposomes formulations were found as higher than free drug combination and no-drug encapsulated liposome formulation as control group. Furthermore, liposomal formulations showed lower toxicity compared to free drug combinations in the toxicity study considering body weight. ONAY SAYFASI iii YAYIMLAMA VE FİKRİ MÜLKİYET HAKLARI BEYANI iii ETİK BEYAN v TEŞEKKÜR vi ÖZET vii ABSTRACT viii İÇİNDEKİLER ix SİMGELER VE KISALTMALAR xv ŞEKİLLER xviii TABLOLAR xxi 1. GİRİŞ 1 2. GENEL BİLGİLER 5 2.1. Kanser ve Akciğer Kanseri 5 2.1.1. Akciğer Kanseri Alt Tipleri 6 2.2. Klinikte Akciğer Kanserinin Teşhis ve Görüntülenmesi 8 2.2.1. Akciğer Kanserinin Görüntülenmesinde Göğüs Grafisi 11 2.2.2. Akciğer Kanserinin Görüntülenmesinde BT 12 2.2.3. Akciğer Kanserinin Görüntülenmesinde MRG 13 2.2.4. Akciğer Kanserinin Görüntülenmesinde PET 14 2.2.5. Akciğer Kanserinin Görüntülenmesinde SPECT 15 2.3. Klinikte Akciğer Kanserinin Tedavisi 16 2.3.1. Akciğer Kanserinde Cerrahi 17 2.3.2. Akciğer Kanserinde Radyoterapi 18 2.3.3. Akciğer Kanserinde Termal Ablasyon Tedavisi 19 2.3.4. Akciğer Kanserinde İmmünoterapi 20 2.3.5. Akciğer Kanserinde Hedefli Tedavi 22 2.3.6. Akciğer Kanserinde Kemoterapi 24 2.3.7. Akciğer Kanserinde Kombine Terapinin Rolü 27 2.4. Nanotıp ve İlaç Taşıyıcı Sistemler 31 2.4.1. İlaç Taşıyıcı Sistemler ve Avantajları 31 2.4.2. İlaç Taşıyıcı Sistemlerden İlaç Salımı ve Salım Kinetikleri 33 2.4.3. İlaç Taşıyıcı Sistemlerin Radyoaktif İşaretlenmesi 36 2.4.4. Lipozomlar 37 2.5. Akciğer Kanserinin Görüntüleme ve Tedavisindeki Yeni Yaklaşımlar 44 2.5.1. Akciğer Kanserinde İlaç Taşıyıcı Sistemlerin Rolü 44 2.5.2. Akciğer Kanserinde Teranostik Yaklaşımın Rolü 51 3. GEREÇ ve YÖNTEM 56 3.1. Kullanılan Kimyasal Maddeler 56 3.2. Kullanılan Aletler ve Gereçler 57 3.3. Lipozom Formülasyonlarının Yapısına Giren Hammaddeler Üzerinde Yapılan Kontroller 59 3.3.1. Fosfolipit Karakterizasyonu 59 3.3.2. Kolesterol 59 3.3.3. PEG2000-DSPE ve PEG2000-DSPE-Folat 60 3.3.4. DTPA-PE Sentezi ve Üzerinde Yapılan Kontroller DTPA-PE Sentezi 61 3.3.5. Paklitaksel 62 3.3.6. Vinorelbin Ditartarat 63 3.4. Etken Maddelerin Spektrofotometrik Analizi ve Kalibrasyon Doğrusunun Çizilmesi 63 3.4.1. PCX için Kalibrasyon Doğrusunun Çizilmesi 63 3.4.2. Vinorelbin için Kalibrasyon Doğrusunun Çizilmesi 64 3.5. Etken Maddelerin Yüksek Basınçlı Sıvı Kromatografisi (HPLC) ile Analizi ve Kalibrasyon Doğrularının Çizilmesi 64 3.5.1. PCX ve VNB için Kalibrasyon Doğrusunun Çizilmesi 64 3.5.2. HPLC Metot Validasyonu 65 3.6. Lipozom Dispersiyonlarının Ön Formülasyon Çalışmaları 66 3.7. Lipozomların Hazırlanması 68 3.7.1. Pasif Hedefli İlaç Yüklü Olmayan Boş Lipozomların Hazırlanması 68 3.7.2. Pasif Hedefli PCX Yüklü Lipozomların Hazırlanması 68 3.7.3. Pasif Hedefli Vinorelbin Yüklü Lipozomların Hazırlanması 68 3.7.4. Pasif Hedefli PCX ve VNB Yüklü Lipozomların Hazırlanması 69 3.7.5. Rodaminle Konjuge Lipozomların Hazırlanması 69 3.7.6. Folat ile Aktif Hedeflendirilmiş İlaç Yüklü Olmayan Boş Lipozomların Hazırlanması 69 3.7.7. Folat ile Aktif Hedeflendirilmiş PCX Yüklü Lipozomların Hazırlanması 70 3.7.8. Folat ile Aktif Hedeflendirilmiş Vinorelbin Yüklü Lipozomların Hazırlanması 70 3.7.9. Folat ile Aktif Hedeflendirilmiş PCX ve VNB Yüklü Lipozomların Hazırlanması 70 3.7.10. Folat ile Aktif Hedeflendirilmiş Rodamin İşaretli Lipozomların Hazırlanması 71 3.8. Lipozom Dispersiyonlarının Karakterizasyon Çalışmaları 71 3.8.1. Lipozomların Polarize Mikroskopta Gözlenmesi 71 3.8.2. Ortalama Partikül Boyutu ve Dağılımı ile Zeta Potansiyel Değerleri 72 3.8.3. Hapsetme Etkinliği 72 3.8.4. Fosfolipit Miktar Tayini 72 3.9. Lipozomlardan İn vitro İlaç Salım Çalışmaları 73 3.10. Stabilite Çalışmaları 73 3.11. Lipozomların 99mTc ile Radyoaktif Olarak İşaretlenmesi 74 3.11.1. Radyoaktif İşaretleme Verimi 74 3.12. İn Vitro Hücre Kültürü Çalışmaları 74 3.12.1. Folat Reseptör Tayini 74 3.12.2. Rodaminle Konjuge Lipozom Formülasyonlarının Tümör Hücreleri Tarafından Tutulumunun İn Vitro İncelenmesi 75 3.12.3. 99mTc ile İşaretli Lipozom Formülasyonlarının Tümör Hücreleri Tarafından Tutulumunun İn Vitro İncelenmesi 76 3.12.4. Lipozom Formülasyonlarının İn Vitro Hücre Canlılığına Etkisinin İncelenmesi 77 3.13. İn Vivo Çalışmalar 78 3.13.1. Biyodağılım Çalışması 79 3.13.2. Gama Kamera ile Planar Sintigrafik Görüntüleme 80 3.13.3. Tedavi Etkinliğinin İzlenmesi 80 3.14. İstatistiksel analizler 81 4. BULGULAR 82 4.1. Lipozom Yapısına Giren Hammaddeler Üzerinde Yapılan Kontroller 82 4.1.1. Fosfolipit 82 4.1.2. Kolesterol 84 4.1.3. PEG2000-DSPE ve PEG2000-DSPE-Folat 87 4.1.4. DTPA-PE 88 4.1.5. Paklitaksel 90 4.1.6. Vinorelbin 91 4.2. Etken Maddelerin UV Spektrumu ve Standart Doğrusunun Çizilmesi 92 4.2.1. PCX’in UV Spektrumu ve Standart Doğrusunun Çizilmesi 92 4.2.2. Vinorelbin’in UV Spektrumu ve Standart Doğrusunun Çizilmesi 94 4.3. Etken Maddelerin Yüksek Basınçlı Sıvı Kromatografisi (HPLC) ile Analizi ve Kalibrasyon Doğrularının Çizilmesi 96 4.3.1. PCX ve VNB için Kalibrasyon Doğrusunun Çizilmesi 96 4.3.2. HPLC Metot Validasyonu 98 4.4. Lipozomların Önformülasyon Çalışmaları 102 4.5. Lipozomların Hazırlanması 104 4.6. Lipozomların Karakterizasyonu 106 4.7. Lipozomlardan İn Vitro İlaç Salım Çalışmalarına ait Bulgular 108 4.8. Lipozomların Stabilite Çalışmalarına ait Bulgular 110 4.8.1. PCX İçeren Lipozomların Stabilite Çalışmasına İlişkin Bulgular 111 4.8.2. VNB İçeren Lipozomların Stabilite Çalışmasına İlişkin Bulgular 115 4.9. 99mTc ile Radyoaktif İşaretlenme Verimi 119 4.10. İn Vitro Hücre Kültürü Çalışmalarına ait Bulgular 119 4.10.1. Folat Reseptör Tayini 119 4.10.2. Rodaminle Konjuge Lipozom Formülasyonlarının Tümör Hücreleri Tarafından Tutulumunun İn Vitro İncelenmesi 120 4.10.3. 9mTc İşaretli Lipozom Formülasyonlarının Tümör Hücreleri Tarafından Tutulumunun İn Vitro İncelenmesi 124 4.10.4. Lipozom Formülasyonlarının İn Vitro Hücre Canlılığına Etkisinin İncelenmesi 125 4.11. İn Vivo Çalışmalar 130 4.11.1. Biyodağılım Çalışması 130 4.11.2. Gama Kamera ile Görüntüleme 132 4.11.3. Tedavi Etkinliğinin İzlenmesi 133 5. TARTIŞMA 136 5.1. Formülasyon Çalışmalarının Değerlendirilmesi 136 5.1.1. Etken Madde Seçimi 136 5.1.2. İlaç Taşıyıcı Sistem Seçimi 140 5.1.3. Diğer Hammaddelerin Seçimi 141 5.1.4. Lipozom Dispersiyonlarının Ön Formülasyon ve Formülasyon Çalışmaları 145 5.1.5. Lipozom Dispersiyonlarının Karakterizasyon Çalışmaları 146 5.2. Anti-kanser İlaçların Lipozom Formülasyonlarından Salımı ve Salım Kinetikleri 149 5.2.1. Paklitaksel 149 5.2.2. Vinorelbin 150 5.3. Lipozomların Stabilite Çalışmalarının Değerlendirilmesi 151 5.4. Lipozom Formülasyonlarının 99mTc ile Radyoişaretlenmesi 152 5.5. İn Vitro Hücre Kültürü Çalışmaları 153 5.5.1. Folat Reseptör Tayini 153 5.5.2. Rodaminle Konjuge Lipozom Formülasyonlarının Tümör Hücreleri Tarafından Tutulumunun İn Vitro İncelenmesi 154 5.5.3. 99mTc İşaretli Lipozom Formülasyonlarının Tümör Hücreleri Tarafından Tutulumunun İn Vitro İncelenmesi 156 5.5.4. Lipozom Formülasyonlarının İn Vitro Hücre Canlılığına Etkisinin İncelenmesi 157 5.6. İn Vivo Çalışmalar 161 5.6.1. Biyodağılım Çalışması 161 5.6.2. Gama Kamera ile Görüntüleme 162 5.6.3. Tedavi Etkinliğinin İzlenmesi 162 6. SONUÇLAR 165 7. KAYNAKLAR 168 8. EKLER EK 1. Tez Çalışması ile İlgili Etik Kurul İzinleri EK 2. Dijital Makbuz EK 3. Tez Çalışması Orijinallik Raporu 9. ÖZGEÇMİŞ Kanser, dünya genelindeki temel sağlık sorunlardan biri olup, akciğer kanseri kanser türleri arasında insidans ve mortalite oranı en yüksek kanser tipidir. Rutinde akciğer kanserinin teşhis ve görüntülemesinde kullanılan akciğer grafisi, bilgisayarlı tomografi, manyetik rezonans ve nükleer görüntüleme yöntemleri gibi pek çok yöntem mevcut olsa da, bu yöntemler erken teşhis konusunda yetersiz kalmaktadır. Öte yandan, akciğer kanserinin tedavisinde kliniklerde en sık kullanılan tedavi yöntemleri cerrahi, radyoterapi ve kemoterapidir. Bunların arasında cerrahi; akciğer kanserini tedavi etmedeki en etkili yöntem olmakla birlikte, sadece erken evrelerde uygulanabilmektedir. Cerrahi işleme uygun olmayan erken evreli akciğer kanserine sahip hastalarda radyoterapi tercih edilen tedavi seçeneğiyken, ileri evreli hastaların tedavisinde kemoterapiye başvurulmaktadır. Kemoterapötik ilaçların, tümöre spesifik olmayıp, ciddi sistemik toksik etkilere sebep olması tedavideki en büyük sorunlardan birini oluşturmaktadır. Kanser tedavisinde sıklıkla kullanılan kombine terapi, monoterapinin toksik etkilerini azaltma, farklı etki mekanizmalarını hedefleme gibi pekçok avantaja sahiptir. Bu bilgilerden yola çıkılarak, çalışmamızda, lipit tabakada paklitaksel, sulu çekirdekte vinorelbin hapsedilmiş, nanoboyutlu lipozom formülasyonları hazırlanmıştır. Bu formülasyonlar küçük hücreli dışı akciğer kanser hücrelerindeki folat reseptörlerine aktif ve/veya pasif hedeflendirilmiş ve 99mTc ile radyoaktif olarak işaretlenmiştir. Ardından karakterizasyon çalışmalarında lipozomların in vitro çalışmalar için uygun profilde olduğu, sahip oldukları partikül boyutu (pasif hedefliler için 150 nm civarı, aktif hedefliler için 180 nm civarı), PCX için %15 ve VNB için %20 civarındaki enkapsülasyon etkinliği ile -10 mV civarındaki zeta potansiyelleri ile gösterilmiştir. Stabilite çalışmalarında 4oC’de ağzı sıkı kapalı kaplarda yaklaşık 45 gün stabil kalan lipozom formülasyonlarının, A549, H1299, LLC-1 hücre hatlarındaki in vitro tutulum çalışmalarının sonuçları ve sitotoksisite profilleri değerlendirilmiştir. Alınan akım sitometri ve MTT analiz sonuçlarından, hücre hatlarında etkin bir biçimde tutuldukları ve sitotoksisite gösterdikleri görülmüştür. Akciğer kanseri tümörü taşıyan farelerde gerçekleştirilen biyodağılım analizi sonucunda, 99mTc ile radyoişaretli, folat ile aktif hedefli kombine ilaç hapsedilmiş lipozom formülasyonunun, aktif hedefli olmayan formülasyona göre tümör dokusunda daha yüksek oranda tutulduğu görülmüştür. Ayrıca, folat ile aktif hedefli kombine ilaç hapsedilmiş lipozom formülasyonunun tedavi etkinliği, serbest ilaç kombinasyonu ve kontrol grubu olarak anti-kanser ilaç içermeyen lipozom formülasyonu karşısında yüksek bulunmuştur. Bunlara ek olarak, vücut ağırlığı dikkate alınarak yapılan toksisite çalışmasında, lipozomal formülasyonun serbest ilaç kombinasyonuna göre daha düşük toksisite gösterdiği görülmüştür.
- Published
- 2019