Kanser Tedavisinde Kullanılacak Aktif Hedeflendirilmiş Farmasötik Nano Taşıyıcılar

The use of various targeted nanocarriers has turned out to be one of the most important areas of nanomedicine. These carriers are nanosized materials that can carry various drugs and/or imaging agents. It is also possible to increase local drug concentration and to control drug release via targeted nanocarriers. Among the many possible targets for such nanocarriers, tumors have been most often investigated. Current cancer treatments include surgical intervention, radiation and chemotherapeutic drugs, which often also kill healthy cells and cause toxicity to the patient. Therefore, it is important to actively target of such drugs in the form of nanocarriers to cancerous cells. Paclitaxel, a diterpenoid extracted from Taxus brevifolia, is a strong mitotic inhibitor of cell replication used in various cancer treatments including breast, ovarian, liver, head and neck cancers. It has very low water solubility. Because of this, it is currently used in a formulation made with Cremophor EL and ethanol 1:1 (v/v) and subsequently diluted in saline solutions prior to i.v. administration. However, this Cremophor EL/ethanol mixture provokes serious undesirable side effects, such as hypersensitivity, nephrotoxicity, and neurotoxicity. In attempts to minimize these problems, a variety of paclitaxel drug delivery systems have been investigated. In this thesis, micelle formulations were prepared to increase the water solubility and bioefficiency of Paclitaxel. Furthermore, uptake and pharmacological effect of Paclitaxel was investigated by conjugating with specific ligands. Polyethylene glycol-phosphatidylethanolamine was used for the preparation of Paclitaxel-loaded micelles. To facilitate the intracellular and targeted delivery of these micelles, a cell penetrating peptide (TAT) and 2C5 monoclonal antibody were added into the formulations. As it is well known, most antitumor agents are not very effective in chemotherapy because of multidrug resistance in various tumor cells. After identification of P-gp as a major cause of MDR in in vitro cell studies, tremendous efforts have been made for the identification of more effective treatment methods for the P-gp inhibition. For this purpose, P-gp inhibitors were added in the formulations. In vitro characterization studies such as micellar size, zeta potential, micellar solubilization, encapsulation efficiency and in vitro release studies were performed. Cytotoxicity and anticancer activity studies were also investigated on resistant/unresistant cells by using cell culture techniques. Paclitaxel together with different P-gp inhibitors were loaded at high amounts in the micelles. By this means, aqueous solubility of paclitaxel were increased from 0,3 μg/mL to 1095 μg/mL. Cytotoxicity against cancer cells was found to be higher in the formulations containing both active substances, due to the inhibition of P-gp. TAT peptidemodified micelles have shown high cellular uptake. However, cytotoxicity was found to be higher in the 2C5 modified micelles. The obtained results indicate that, Paclitaxel resistance could be reversed by an anticancer drug and P-gp inhibitor coloaded active targeted micelle formulations.Enstitüsü Farmasötik Teknoloji Programı Doktora Tezi, Ankara, 2012. Hedeflendirilmiş çeşitli nanotaşıyıcıların kullanımı nanotıpta en önemli alanlardan biri durumuna gelmiştir. Bu taşıyıcılar, çeşitli ilaç ve/veya görüntüleme maddelerini taşıyan nanobüyüklükteki materyallerdir. Hedeflendirilmiş taşıyıcılar ile lokal ilaç konsantrasyonunu artırıp, kontrollü ilaç salımı sağlamak da mümkündür. Bu tür nanotaşıyıcılar için olası hedefler arasında tümörler en çok incelenen konudur. Güncel kanser tedavi yöntemleri, cerrahi uygulama ve sağlıklı hücreleri de öldüren ve hastada toksisiteye neden olan radyasyon ve kemoterapötik ilaç uygulamasını içermektedir. Bundan dolayı, bu tür ilaçların nanotaşıyıcı şeklinde kanser hücrelerine aktif hedeflendirilmesi önemlidir. Taxus brevifolia’dan elde edilen bir diterpenoid olan Paklitaksel, baş-boyun, karaciğer, yumurtalık ve göğüs kanserlerinin tedavisinde kullanılan hücre replikasyonunu inhibe eden güçlü bir mitotik inhibitördür. Sudaki çözünürlüğü çok düşüktür. Bu nedenle günümüzde, Kremofor EL ve etanol 1:1 (h/h) oranındaki karışımları ile yapılan ve i.v. uygulamadan önce izotonik sodyum klorür ile seyreltilen formülasyonu kullanılmaktadır. Bununla birlikte, bu Kremofor EL:etanol karışımı nörotoksisite, nefrotoksisite ve aşırı duyarlılık gibi ,istenmeyen ciddi yan etkilere neden olmaktadır. Bu sorunları azaltmak amacı ile çeşitli Paklitaksel ilaç taşıyıcı sistemler araştırılmaktadır. Bu tezde, Paklitaksel’ in sudaki çözünürlüğünü ve biyoetkinliğini artırmak için misel formülasyonları hazırlanmıştır. Ayrıca, Paklitaksel’ in alımı ve farmakolojik etkinliği spesifik ligandlar ile konjuge edilerek incelenmiştir. Paklitaksel yüklü misellerin hazırlanması için, polietilen glikol fosfatidiletanolamin kullanılmıştır. Bu misellerin hücre içerisine alımını kolaylaştırmak için hücre penetrasyonu sağlayan TAT peptit ve hedeflendirme için de 2C5 monoklonal antikoru formülasyonlara eklenmiştir. Bilindiği gibi, çoğu kanser hücrelerindeki çoklu ilaç direncinden dolayı, pek çok antikanser maddeler kemoterapide çok etkin değildirler. İn vitro hücre çalışmalarında MDR’ nin ana nedeni olarak P-gp’ nin tanımlanmasından sonra, P-gp’ nin inhibisyonu için daha etkin tedavi yöntemleri üzerinde çok yoğun çalışmalar yapılmaktadır. Bu amaçla formülasyonlara P-gp inhibitörleri eklenmiştir. Misel büyüklüğü, zeta potansiyel, miseller çözünürlük, enkapsülasyon etkinliği ve in vitro salım gibi in vitro karakterizasyon çalışmaları yapılmıştır. Hücre kültürü teknikleri kullanılarak, sitotoksisite ve antikanser etkinlik çalışmaları direnç gelişmiş ve gelişmemiş hücrelerde incelenmiştir. Paklitaksel ile birlikte farklı P-gp inhibitörleri miseller içerisine yüksek oranda yüklenebilmiştir. Paklitaksel’ in sudaki çözünürlüğü bu sayede 0,3 μg/mL’den 1095 μg/mL’ye çıkartılabilmiştir. İki etkin maddeyi birlikte içeren formülasyonlarda kanser hücrelerine karşı sitotoksisite, P-gp inhibisyonu sayesinde daha yüksek bulunmuştur. TAT peptit ile modifiye edilen miseller yüksek hücresel alım göstermiştir. Bununla birlikte, sitotoksisite 2C5 ile modifiye misellerde daha yüksek bulunmuştur. Elde edilen sonuçlara göre antikanser etkin madde ile birlikte bir P-gp inhibitörü içeren ve aktif hedeflendirme ligandı ile modifiye edilmiş olan misel formülasyonları ile Paklitaksel direncinin önüne geçilebilmiştir