Mitofaji İnhibisyonunun Prostat Kanseri Hücrelerinde Radyasyon Direnci Üzerine Etkisinin İncelenmesi

Abstract

Prostat kanseri erkeklerde en sık görülen malignitelerden biridir ve kansere bağlı mortalitenin önemli bir nedeni olmaya devam etmektedir. Radyoterapi standart bir tedavi yöntemidir; ancak radyasyon direnci etkinliğini sınırlamaktadır. Radyasyon direncinin altında yatan moleküler mekanizmaları anlamak, daha etkili terapötik stratejiler geliştirmek için çok önemlidir. Mitokondriyal dinamikler ve mitofaji, radyasyon kaynaklı hasar da dahil olmak üzere strese karşı hücresel adaptasyonda hayati rol oynamaktadır. Bu çalışmada, mitofaji inhibisyonunun prostat kanseri hücrelerinin radyosensitivitesi üzerindeki etkisini anlamak amacıyla, radyoterapi dirençli (PC3) ve radyasyona duyarlı (LNCaP) prostat kanseri hücre hatlarına, iyonize radyasyon ve mdivi-1 bileşiği uygulanarak radyasyon hassasiyetindeki olası değişim klonojenik assay ile test edilerek karşılaştırılmıştır. Radyasyon direncindeki değişime ek olarak kombine uygulamanın PC3 ve LNCaP hücrelerinde kanserleşme özelliklerindeki olası değişimleri de transwell migrasyon deneyi ve yara iyileşme deneyi ile test edilmiştir. Uygulanan mdivi-1 ve IR sonrası hücrelerin mitofaji oranına etkisi floresan mikroskopi ve western blot gibi ileri tekniklere ek olarak ROS dedeksiyonu yöntemleriyle analiz edilmiştir. Ayrıca hücreler üzerinde sürdürülebilir ve maksimum mitofaji inhibitör etkisini gösterecek mdivi-1 dozu (µM) ve uygulama süresi mtDNA kopya sayısı analizi ve floresan mikroskopi analizi ile optimize edilmiştir. Bulgular, mdivi-1'in ilaç dozuna bağlı olarak PC3 hücrelerinde mitokondriyal hasarı tolere etme yeteneklerini azaltarak radyosensitivitelerini önemli ölçüde artırdığını göstermektedir. Klonojenik sağkalım analizi, Mdivi-1'in IR ile birlikte PC3 hücrelerinde ölümcül radyasyon dozunu 19,7 Gy'den 4,3 Gy'ye düşürdüğünü göstermiştir. Bununla birlikte, yara iyileşme deneyinde, mdivi-1'in LNCaP hücre hareketliliğini anlamlı şekilde bozarken (p<0,01), PC3 hücre göçünü baskılamadığını ortaya koymuştur. Ayrıca, hücresel ROS seviyeleri PC3 hücrelerinde 4 Gy radyasyon dozunda artarak oksidatif stres kaynaklı hücre ölümü için potansiyel bir eşik olduğunu düşündürmüştür. Bunula birlikte PC3 hücrelerinde mitofaji oranındaki kontrole göre en çok azalma 4 Gy'de gözlenmesi, radyasyon hassasiyetinin mitofaji ile ilişkili olduğunu göstermektedir. Bu sonuçlar mitofajinin prostat kanseri radyorezistansındaki kritik rolünü vurgulamakta ve mitokondriyal dinamiklerin hedeflenmesinin radyoterapi etkinliğini artırmak için umut verici bir strateji olabileceğini düşündürmektedir. Mitofaji inhibitörlerinin radyasyon direncinin üstesinden gelmedeki klinik potansiyelini aydınlatmak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.

Prostate cancer is one of the most common malignancies in men and remains a significant cause of cancer-related mortality. Radiotherapy is a standard treatment method; however, radiation resistance limits its effectiveness. Understanding the molecular mechanisms underlying radiation resistance is crucial for developing more effective therapeutic strategies. Mitochondrial dynamics and mitophagy play a vital role in cellular adaptation to stress, including radiation-induced damage. In this study, to understand the effect of mitophagy inhibition on the radiosensitivity of prostate cancer cells, ionizing radiation and the mdivi-1 compound were applied to radioresistant (PC3) and radiosensitive (LNCaP) prostate cancer cell lines. The potential changes in radiation sensitivity were tested and compared using a clonogenic assay. In addition to changes in radiation resistance, the potential alterations in cancerous properties following the combined treatment in PC3 and LNCaP cells were also assessed through transwell migration and wound healing assays. The effect of mdivi-1 and IR on mitophagy rates in the treated cells was analyzed using advanced techniques such as fluorescence microscopy and western blot, as well as ROS detection methods. Additionally, the optimal mdivi-1 dose (µM) and treatment duration, which would provide a sustainable and maximal mitophagy inhibitory effect, were determined using mtDNA copy number analysis and florescent microscopy analysis. The findings indicate that mdivi-1 significantly enhances the radiosensitivity of PC3 cells by reducing their ability to tolerate mitochondrial damage in a dose-dependent manner. Clonogenic survival analysis revealed that mdivi-1, when combined with IR, reduced the lethal radiation dose in PC3 cells from 19.7 Gy to 4.3 Gy. However, in the wound healing assay, while mdivi-1 significantly impaired LNCaP cell motility (p<0.01), it did not suppress PC3 cell migration. Additionally, cellular ROS levels increased in PC3 cells at a 4 Gy radiation dose, suggesting a potential threshold for oxidative stress-induced cell death. Furthermore, the most significant decrease in mitophagy rate in PC3 cells compared to the control was observed at 4 Gy, indicating a correlation between radiation sensitivity and mitophagy. These results highlight the critical role of mitophagy in prostate cancer radioresistance and suggest that targeting mitochondrial dynamics could be a promising strategy to enhance radiotherapy efficacy. Further studies are needed to elucidate the clinical potential of mitophagy inhibitors in overcoming radiation resistance.