Beyond conventional treatments: unveiling the promising role of chalcone derivates in overcoming ovarian cancer

Abstract

Epithelial ovarian cancer is an aggressive type of cancer in people with ovaries causing significant mortality rates worldwide, and remains incurable especially in advanced stages due to chemoresistance and drug-associated side effects. To address this issue, identifying novel chemotherapeutic agents showing low side effects and enhanced anti-cancer activity is crucial. In this thesis, a collection of chalcone analogues were examined to evaluate their potential as anti-cancer agents against ovarian cancer cells. The specific aim of this study was to identify and characterize novel agents that could overcome chemoresistance and improve the efficacy of ovarian cancer treatment. To achieve this, NCI-SRB assay was performed on four distinct cell lines, including both ovarian cancer and non-tumorigenic cells, to investigate the potential cytotoxic activity of 16 novel chalcone derivatives. Through the application of the NCI-SRB assay, chalcone derivatives exhibiting promising efficacy against ovarian cancer cells were selected for further analysis. To further characterize the underlying cell death mechanisms, various experimental approaches including clonogenic assay, MUSE Annexin-V assay, PI staining, Caspase-3/7 assay, and western blot analysis were employed. It was revealed that out of the 16 chalcone compounds tested, three exhibited promising activity against ovarian cancer cells, having low IC50 concentrations. After further investigating the cellular pathways which these compounds targets, these derivatives were also found to induce apoptotic cell death, cause DNA damage through phosphorylation of H2AX, and cause a cell cycle arrest in ovarian cancer cells leading to SubG1 increase. Furthermore, the anti-proliferative activities of selected chalcone compounds were confirmed both ex vivo and in vitro using primary cell cultures isolated from tumor samples of ovarian cancer patients, and chemoresistant ovarian cancer cells established in our lab, which demonstrated a noticeable decrease in cell viability. Overall, this thesis highlights the potential of the newly identified chalcone compounds as promising molecules in the treatment of ovarian cancer. These promising results warrant further investigation and development of these chalcones as therapeutic agents for ovarian cancer.Epitelyal yumurtalık kanseri, kadınlarda yaygın bir kanser türü olup dünya genelinde önemli ölüm oranlarına neden olmaktadır ve özellikle ileri evrelerde kemoresistans ve ilaçla ilişkili yan etkiler nedeniyle tedavi edilemez durumdadır. Bu sorunu çözmek için, daha az yan etkiye ve gelişmiş anti-kanser aktivitesine sahip yeni kemoterapötik ajanların tanımlanması çok önemlidir. Bu tezde, yumurtalık kanseri hücrelerine karşı anti-kanser etki potansiyellerini değerlendirmek amacıyla yeni-sentez kalkon molekülleri incelenmiştir. Bu çalışmanın asıl amacı, kemorezistansa karşı koyabilen ve yumurtalık kanseri tedavisinin etkinliğini arttırabilen yeni ajanların belirlenmesi, karakterizasyonu ve bu ajanların etki mekanizmalarının aydınlatılmasıdır. Bu amaçla, 16 yeni kalkon türevinin potansiyel sitotoksik aktivitesini araştırmak için hem yumurtalık kanseri hem de tümörijenik olmayan hücreler dahil olmak üzere dört farklı hücre hattı üzerinde NCI-SRB testi yapıldı. NCI-SRB testinin uygulanmasıyla, yumurtalık kanseri hücrelerine karşı etkili olduğu belirlenen kalkon molekülleri ileri analiz için seçildi. Altta yatan hücre ölüm mekanizmalarını aydınlatmak amacıyla klonojenik yöntem, PI boyama, MUSE Annexin-V boyama, Caspase-3/7 tahlili ve western blot analizi dahil olmak üzere çeşitli deneysel yöntemler kullanıldı. Test edilen 16 kalkon molekülünden üçünün yumurtalık kanseri hücrelerine karşı düşük IC50 değerleri ile güçlü sitotoksik aktivite gösterdiği ortaya çıkmıştır. Bu moleküllerin etki şekli daha fazla araştırıldıktan sonra, moleküllerin apoptotik hücre ölümüne neden olduğu, H2AX fosforilasyonu yoluyla DNA hasarına neden olduğu ve yumurtalık kanseri hücrelerinde SubG1 artışına neden olarak hücre döngüsünü etkiledikleri bulundu. Ayrıca, seçilen kalkon moleküllerinin anti-proliferatif aktiviteleri, yüksek dereceli seröz yumurtalık kanseri hastalarının tümör dokusundan elde edilen ex vivo primer hücre kültürleri ile birlikte labımızda oluşturulmuş kemorezistans gösteren in vitro yumurtalık kanseri modellerinde doğrulanmış ve moleküller hücre canlılığında belirgin bir azalmaya neden olmuştur. Sonuç olarak, bu tez, yeni-sentez kalkon moleküllerinin yumurtalık kanseri tedavisinde umut vaat eden kemoterapötik ajanlar olarak potansiyelini vurgulamaktadır. Bu umut verici sonuçlar, yumurtalık kanseri için potansiyel terapötik ajanlar olarak kalkon moleküllerinin daha fazla araştırılmasını ve geliştirilmesini gerektirmektedir.