Determination of anti-tumor activity of novel naphthazarin derivatives

Abstract

Naftazarin, Boraginaceae bitki cinsinin köklerinden elde edilen doğal 4-Naftakinon türevlerinden biridir. Naftazarinin kanser hücrelerinde anti-tümör etkileri olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte literatürde, asetil gruplarının eklenmesiyle modifiye edilen yeni Naftazarin türevlerinin anti-tümör aktivitesine ilişkin hiçbir çalışmaya rastlanmamıştır. Meme kanseri, kadın popülasyonunda en sık görülen kanser türüdür. Bu nedenle, bu tezin amacı 4-hidroksi-5,8-diokzo-5,8-dihidronaftalinil-1-asetat (Bileşik 1) ve 5,8-diokzo-5,8-dihidronaftalinil-1,4-diasetat (Bileşik 2) naftazarin türevlerinin meme kanseri hücre hatları üzerindeki hücresel antikanser aktivitesini incelemektir. Naftazarin türevinin MCF-7, MDA-MB-231, SK-BR-3 meme kanseri ve meme epitel hücreleri (MCF-12A) in-vitro koşullarda sitotoksik, proliferatif, apoptotik ve hücre döngüsüne etkilerini analiz etmek için RTCA xCELLigence, MTT testi, akış sitometrisi kullanıldı. Sonuç, bileşik 2'nin, MCF-12A'ya kıyasla 3 ve 5 uM konsantrasyonlarda MDA-MB-231 ve MCF-7 hücrelerinde proliferasyonu baskıladığını gösterdi (P<0.001). MCF-12A hücrelerisyle karşılaştırıldığında bileşik 2'nin 7 uM konsantrasyonu, MCF-7 ve SK-BR-3 hücreleri üzerinde sitotoksik etki gösterdi (P<0.05). Ayrıca, bileşik 2 uygulamasının MCF-12A hücresinde hücre ölümlerine sebep olduğu apoptoz analizleriyle belirlendi. Son olarak bileşik 2 MCF-7 hücre döngüsünü G1 fazında, SK-BR-3 hücre döngüsünü G2/M fazında durdurdu. Sonuç olarak, modifiye edilmiş naftazarin türevinin (bileşik 2) bazı meme kanseri hücreleri üzerinde anti-proliferatif ve sitotoksik etkilerinin yanı sıra hücre döngüsü durmasına neden olduğu bulundu. Bu tez TÜBİTAK tarafından desteklenmiştir (Proje: 119Z092).One of the natural 4-naphthoquinone derivatives obtained from the roots of the Boraginaceae genus is naphthazarin. In cancer cells, naphthazarin derivatives have been shown to exhibit anti-tumor activity. However, no investigations on the anti-tumor activity of new naphthazarin derivatives modified by the addition of acetyl groups have been reported in the literature. In the female population, breast cancer is the most frequent cancer. Thus, the aim of this thesis is to study into the anti-cancer activity of naphthazarin derivatives 4-hydroxy-5,8-dioxo-dihydronaphthalen-1-yl acetate (Compound 1) and 5,8-dioxo-5,8-dihydroxynaphthalene-1,4-diyl diacetate (Compound 2) on breast cancer cell lines. RTCA xCELLigence, MTT assay, flow cytometry, and Western blot analysis were used to analyse in-vitro cytotoxic, proliferative, apoptotic, and cell cycle arrest roles of naphthazarin derivatives on MCF-7, MDA-MB-231, SK-BR-3 breast cancer cells and breast epithelial cells (MCF-12A). Result showed that compound 2 suppressed proliferation in MDA-MB-231 and MCF-7 cells at 3 and 5 µM concentrations compared to MCF-12A (P<0.001). Furthermore, while compared to MCF-12A, 7 µM concentration of compound 2 had a cytotoxic effect on MCF-7 and SK-BR-3 cells (P<0.05). Compound 2 treatment caused cells dead in MCF-12A, according to apoptosis analysis. Lastly, compound 2 arrested the MCF-7 cell cycle in the G1 phase and the SK-BR-3 cell cycle in the G2/M phase. Consequently, it was found that the modified naphthazarin derivative (compound 2) had anti-proliferative and cytotoxic effects on some of breast cancer cells, as well as causing cell cycle arrest. TUBITAK provided support for this thesis (Project: 119Z092).