The use of CRISPR/dCas9 engineered MSCs and exosomes to prevent Cisplatin-induced ovarian failure in mice

Abstract

The number of patients who respond positively to cancer treatments is increasing day by day. With the innovations in treatment methods, there is an increase in survival rates in both adult and pediatric cancer patients. But long-term exposure to cancer treatments causes a lot of damage in the long run. Cisplatin is a chemotherapy drug widely used for various types of cancer such as testicular, ovarian, and cervical in adults and pediatric cancers. However, cisplatin, like other chemotherapeutics, has cytotoxic effects including gonadotoxicity. The development of premature ovarian failure, sometimes also called premature menopause, characterized by a serious decrease in the number of follicles and serum low AMH levels and high FSH levels, is very common in female patients undergoing cancer treatment. Mesenchymal stem cells have been used to repair ovarian damage caused by chemotherapy. In our study, it was aimed to increase the CD99 gene, which is closely related to cisplatin resistance, by the CRISPR/dCas9 (dead Cas9) activation system in mesenchymal stem cells. Exosomes, known for their therapeutic and regenerative properties and which can be obtained from biological fluids, have been applied both individually and in combination. Both normal and resistance-enhanced mesenchymal stem cells were delivered locally to the ovaries by intrabursal injection to mouse ovaries before cisplatin administration. The ovarian bursa is a membrane system filled with fluid located just above the ovarian surface epithelium in rodents. The aim of this study is to develop local resistance in the ovary with mesenchymal stem cells and exosomes that have developed resistance to cisplatin before cisplatin-induced damage occurs in mice. In addition, it has the distinction of being the first study in which a preventive procedure including genome edition was performed before chemotherapy was applied.

Kanser tedavilerine olumlu yanıt veren hasta sayısı gün geçtikçe artmaktadır. Tedavi yöntemlerindeki yeniliklerle birlikte hem yetişkin hem de pediyatrik kanser hastalarında sağ kalım oranlarında artış söz konusundur. Ancak kanser tedavilerine uzun süre maruz kalmak uzun vadede pek çok hasara sebep olmaktadır. Sisplatin hem pediyatrik hem de yetişkinlerde testis, ovaryum ve serviks kanserleri gibi pek çok kanser türünde yaygın olarak kullanılan bir kemoterapi ilacıdır. Ancak diğer kemoterapötikler gibi sisplatinin gonadotoksisiteye de sebep olan sitotoksik etkileri vardır. Bazen "prematüre menopoz" olarak da adlandırılan, folikül sayısında ve serum AMH seviyelerinde ciddi bir düşüş ve yüksek FSH seviyeleriyle karakterize edilen "prematüre ovaryum yetmezliği" gelişmesi kanser tedavisi gören kadın hastalarda çok sık rastlanmaktadır. Mezenkimal kök hücreler kemoterapi kaynaklı olarak gelişen ovaryum hasarını gidermek için kullanılmıştır. Çalışmamızda sisplatin direnci ile yakından ilişkili olan CD99 geninin mezenkimal kök hücrelerde CRISPR/dCas9 (ölü Cas9) aktivasyon sistemi ile artırılması hedeflenmiştir.Terapötik ve rejeneratif nitelikleriyle bilinen ve biyolojik sıvılardan elde edilebilen eksozomlar, hem bireysel hem de kombine şekilde uygulanmıştır. Hem normal hem de direnç geliştirilmiş mezenkimal kök hücreler sisplatin uygulanmasından önce intrabursal enjeksiyon yoluyla lokal olarak fare överlerine verilmiştir. Ovaryen bursa, kemirgenlerde ovaryum yüzey epitelinin hemen üzerinde bulunan, içi sıvıyla dolu bir zar sistemidir. Bu çalışmanın amacı sisplatine direnç geliştirmiş mezenkimal kök hücreler ve eksozomları ile sisplatin kaynaklı hasar oluşmadan önce lokal olarak ovaryumda bir direnç geliştirmektir. Ayrıca kemoterapi uygulanmadan koruyucu prosedür uygulanan ilk çalışma olma özelliğini taşımaktadır.