Funkcionalizált hibrid aerogél mikrorészecskék tumorellenes hatásának vizsgálata nyirokutakon terjedő tumor sejteken

Király, Gábor

Funkcionalizált hibrid aerogél mikrorészecskék tumorellenes hatásának vizsgálata nyirokutakon terjedő tumor sejteken

dc.contributor.advisor	Juhász, István
dc.contributor.advisor	Szemán-Nagy, Gábor György
dc.contributor.author	Király, Gábor
dc.contributor.department	Fogorvostudományi doktori iskola	hu
dc.date.accessioned	2019-07-01T13:38:53Z
dc.date.available	2019-07-01T13:38:53Z
dc.date.created	2019	hu_HU
dc.date.defended	2019-07-11
dc.description.abstract	A metasztázisos tumor növekedés és terjedés útvonalai nem tisztázottak, pedig az orvostudomány egyik kritikus kérdései közé tartoznak. Dagnatos áttét kialakulásához a tumor sejtnek le kell válnia az elsődleges tumorból, és be kell lépnie a vér-vagy nyirokkeringésbe. A nyirokutakon történő metasztázis esetén a daganatos sejtek az elsődleges tumorból a legközelebbi nyirokcsomókba jutnak, és ott képeznek áttétet. A tumor sejteknek a nyirokutak közvetítésével nyirokcsomókba történő jutása az őrszem nyirokcsomó elméletet hozta létre. A hasüregi tumorok esetén a szóba jöhető őrszem nyirokcsomók a főbb hasüregi szervekhez asszociáltak, azonban peritoneális tumorok esetén nem csak a daganat közelében, hanem a test távolabbi részeiben is kialakulhat őrszem nyirokcsomó. Leginkább gyomordaganat esetén megfigyelhető, hogy a daganatos sejtek a hasüregből a mediastinalis régióban lévő nyirokcsomókba jutnak, és ott képeznek áttétet. Számos állatmodellben leírták már a hasüregi nyirokelfolyási utakat, azonban továbbra is vita tárgyát képezi az a megállapítás, hogy a hasüregnek van-e előre meghatározott nyirokelfolyási mintázata. Állatmodellben a hasüregből 3 fő nyirokutat írtak le, melyekben a hasüregből a különböző kolloid, illetve festék részecskékhez hasonlóan a tumor sejtek is a diafragmán keresztül mediastinalis irányba jutottak tovább, és parasternalis nyirokereken keresztül a paratimikális nyirokcsomókba jutottak el. A daganatos megbetegedések kezelésében nagyrészt olyan mellékhatásokkal és korlátozott hatékonysággal rendelkező toxikus gyógyszereket alkalmaznak, melyek legnagyobb hátránya a célspecifikusság hiánya. A konvencionális daganatterápiában a metotrexát (MTX) egy hatékony daganatellenes szer, azonban számos mellékhatással rendelkezik. A MTX felszívódása a növekvő koncentrációval telítődési kinetikát követ a gyomor-bél traktusban, biológiai hozzáférhetősége a tumorhoz dózis függő, nagy MTX dózisok alkalmazása esetén a beadott MTX nagy részét a vesék rövid időn belül kiszűrik. A MTX leadásának célzottá tételéhez a gyógyszer hordozórendszerhez való kötése segít a hatóanyag specifikus helyen való felszabadulásához. Az aerogélek, mint porózus rendszerek a nagy belső felületük, felület/térfogat arányuk, nagy pórus térfogatuk és egységes pórusméretük miatt ideális jelöltek gyógyszerhordozó anyagként történő alkalmazáshoz. Számos közleményben a gyógyszermolekulák aerogélekből történő felszabadulását a célzott szövetnek a normálistól való eltérő tulajdonságaira alapozták. Ilyen lehet a cél szövet megváltozott pH-ja, megnövekedett enzimműködés, redox változások vagy kompetitív gátlás. Munkánk első részében egér állatmodellben vizsgáltuk a hasüregből, nyirokutakon keresztül történő metasztázis kialakulását a felső mediastinalis nyirokcsomókban. Kimutattuk, hogy az intraperitoneálisan oltott tus szemcsékhez hasonlóan az egér daganatos sejtek is a diafragmán keresztül jutottak át, és megjelentek a paratimikális nyirokcsomókban. A kutatás második részében metotrexát (MTX), mint modell citosztatikum hatását vizsgáltuk az egérmodellben alkalmazott SCC VII dagantos sejtek kromatin kondenzálódási folyamataira. Vizsgálataink során megállapítottuk, hogy alacsony koncentrációban (0,1-1 µM) kis méretű mikronukleuszok képződtek, magasabb koncentrációk esetén pedig apoptotikus (1-10 µM) és nekrotikus (100 µM) elváltozásokat tapasztaltunk. Vizsgálataink harmadik részének célja az volt, hogy az újonnan szintetizált H-AG mikrorészecskéket, mint gyógyszerleadó anyagokat vizsgáljuk. A biokompatibilitási eredmények alapján elmondható volt, hogy a H-AG mikrorészecskék serkentették a sejtek osztódását, a tumor sejtek kitapadtak a részecskék felszínére és migrációs vizsgálatokban a daganatos sejtek a részecskék felé mozogtak. Ezek alapján célszerűnek tűnt egy olyan aerogél alapú rendszer létrehozása, amely tumorellenes hatóanyagot tartalmaz. Az aerogél részecskéket MTX-al funkcionalizáltuk (MFH-AG), és különböző kollagenáz aktivitású sejtvonalakon teszteltük a részecskék citotoxikus hatását. A közel sejtméretű MFH-AG részecskék (2 mg/ml-es koncentráció esetén) a szabad, vizes közegben lévő 0,2 mg/ml-es koncentrációjú MTX-al ekvivalens hatást mutatott, a gyógyszer felszabadulás feltétele pedig a sejtek eltérő kollagenáz enzim aktivitása volt.	hu_HU
dc.description.abstract	Metastatic tumor spread is a critical issue and not perfectly understood. To establish metastasis the tumor cell must be escaped from the primary tumor and enter the blood or lymph circulation. In the case of lymphatic metastasis the tumor cells from the primary tumor reach the nearest lymph node and forms metastasis. The entry of tumor cells into the lymph nodes via lymphatic drainage created a sentinel lymph node theory. In the case of peritoneal tumors, the relevant sentinel lymph nodes are associated to the major abdominal organs, but the tumor cells not only near the primary tumor, but also in the distal parts of the body can develop sentinel lymph node. Mostly, in the case of gastric cancer it could be observed, that the tumor cells from abdominal cavity enter the lymph nodes in the mediastinal region and then formed metastasis. In many animal models have been described the lymphatic drainage pathways from the abdominal cavity, but it remains debated whether the abdominal cavity has a predetermined lymph flow pattern. In animal models, 3 major lymph pathway from the abdominal cavity were described, in which, like the different colloid and dye particles in the abdominal cavity, the tumor cells also passed through the diaphragm to the mediastinal direction, and passed through the parasternal lymph nodes to the parathymic lymph nodes. In the treatment of cancer diseases different toxic drugs are used which have side effects, limited efficacy and the major drawback is the lack of target specificity. In conventional tumor therapy, methotrexate (MTX) is an effective antineoplastic agent, but it has many side effects. MTX absorption at increasing concentrations follows saturation kinetics in the gastrointestinal tract, bioavailability of the drug to the tumor is dose-dependent and the kidneys are quickly filter out most of the MTX at high concentrations. Several methods have been used to target MTX release: packing of the drug into lipids, the binding to hydrophilic gelatin microspheres and the application in emulsion similar to kilomicrons was also useful in the enhancement of target specificity and bioavailability of MTX. Aerogels as porous systems, because of their large internal surface, surface / volume ratio, large pore volume and uniform pore size, are ideal candidates for useage as drug carrier. In many publications, the release of drug molecules from aerogels was based on the different properties of the target tissue, such as the altered pH of the target tissue, increased enzyme function, redox changes, or competitive inhibition. In the first part of our work we examined the development of metastasis from the abdominal cavity through the lymphatic drainage to the upper mediastinal lymph nodes in mouse model. We have shown that, similarly to the India ink colloidal particles, the mouse cancer cells (SCC VII) traversed the diaphragm and appeared in the parathymical lymph nodes after intraperitoneal injection. In the second part of the research we investigated the effect of methotrexate (MTX), as a model cytostatic agent, on the chromatin condensation processes of murine SCC VII tumor cells. We found that micronucleus was formed at low (0.1-1 µM) concentrations, at higher concentrations apoptotic (1-10 µM) and necrotic (100 µM) alterations could be observed. The third part of our study was designed to investigate the biocompatibility of newly synthesized H-AG microparticles with cells. Based on the biocompatibility results, it was visible that the H-AG microparti-cles stimulated cell divisions cells and the cells migrated towards the particles. Based on these results it was desirable to create an anti-tumor agent containing aerogel-based system. Aerogel particles were functionalized with MTX (MFH-AG) and the cytotoxic effect of the particles were tested on various cell lines with different collagenase activity. The cytotoxicity of the near cell-sized MFH-AG particles (at 2 mg/ml concentration) was equivalent to the effect of the free MTX (at 0.2 mg/ml concentration) in the aqueous medium, furthermore the different collagenase activity of the cells was the requirement of the drug release from the aerogel particles.	hu_HU
dc.description.corrector	de
dc.format.extent	84	hu_HU
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/2437/270132
dc.language.iso	hu	hu_HU
dc.subject	aerogél	hu_HU
dc.subject	aerogel	hu_HU
dc.subject	nyirokmetasztázis	hu_HU
dc.subject	lymph metastasis	hu_HU
dc.subject	metotrexát	hu_HU
dc.subject	methotrexate	hu_HU
dc.subject	gyógyszerhordozó	hu_HU
dc.subject	drug delivery	hu_HU
dc.subject.discipline	Klinikai orvostudományok	hu
dc.subject.sciencefield	Orvostudományok	hu
dc.title	Funkcionalizált hibrid aerogél mikrorészecskék tumorellenes hatásának vizsgálata nyirokutakon terjedő tumor sejteken	hu_HU
dc.title.translated	The investigation of anti-tumor effect of functionalized hybrid aerogel microparticles against lymph spreading tumor cells	hu_HU