Invetigation of Mechanical Vibration Effects on Breast Cancer Cells

Abstract

In this doctoral dissertation, low magnitude mechanical signals (LMMS, <1g in magnitude) were used to test the stress shielding model hypothesized on breast cancer cells. The hypothesis was that the breast cancer cells will be sensitive to mechanical vibrations and will respond to these vibrations. It was similarly used to test the adipogenic differentiation of Lamin A/C knockdown (by siRNA) bone marrow-derived mesenchymal stem cells. It is known that Lamin A/C plays a role in the nucleus and intracellular organization in these cells and affects gene expression by chromatin regulation. The hypothesis was that if these cells are deprived of the organization for the nucleus, they will be sensitive to mechanical vibrations, but that the mechanical vibrations cannot restore the effect of lamin A/C on gene regulation. We investigated the effects of high-frequency low-density mechanical signals (LMMS) on cell proliferation, apoptosis, cell cycle, protein expression, differentiation, cytoskeleton and phenotypic change processes. According to findings, LMMS caused cell cycle arrest in the aggressive type of breast cancer cells and slowed proliferation. Non-aggressive breast cancer has not responded to LMMS. In mammary epithelial cells, LMMS has not shown an effect that triggers proliferation. In the mesenchymal stem cell model, Lamin A/C knockdown accelerated adipogenic differentiation. Although LMMS in these cells decreased the rate of adipogenic differentiation, it was not sufficient to restore the baseline.

Bu doktora tezinde, yüksek frekanslı düşük yoğunluklu mekanik sinyaller (LMMS) meme kanseri hücreleri üzerinde hipotezlenen “stress shielding” modelini test etmek için kullanılmıştır. Meme kanseri hücrelerinin mekanik titreşimlere duyarlı olacağı ve bu titreşimlere yanıt oluşturacağı hipotezlenmiştir. Benzer şekilde kemik iliğinden alınmış ve siRNA uygulaması ile Lamin A/C knock down edilmiş mezenkimal kök hücrelerin adipojenik farklılaşmalarını test etmekte kullanılmıştır. Bu hücrelerde Lamin A/C nin çekirdek ve hücre içi organizasyonda rol oynadığı, kromatin regülasyonu ile gen ekspresyonunu etkilediği bilinmektedir. Bu hücrelerin çekirdek için organizasyondan mahrum kalsalar da mekanik titreşimlere duyarlı olacağı ancak mekanik titreşimlerin gen regülasyonu üzerinde lamin A/C nin kaybolan etkisini geri getiremeyeceği hipotize edilmiştir. Yüksek frekanslı düşük yoğunluklu mekanik sinyallerin (LMMS) bahsi geçen hücre modellerinde proliferasyon, apoptoz, hücre döngüsü, protein ekspresyonu, farklılaşma, hücre iskeleti ve fenotipik değişim süreçlerindeki etkileri incelenmiştir. Bulgulara göre LMMS; agresif tip meme kanseri hücrelerinde hücre siklusunda arreste yol açarak çoğalmayı yavaşlatmıştır. Agresif olmayan tip meme kanserinde ise LMMS’e karşı yanıt oluşmamıştır. Meme epitel hücrelerinde LMMS, çoğalmayı tetikleyen bir etki göstermemiştir. Mezenkimal kök hücre modelinde ise, Lamin A/C knock down adipojenik farklılaşmayı hızlandırmıştır. Bu hücrelerde LMMS, adipojenik farklılaşma hızını azaltsa da kontrol hücreleri ile aynı seviyeyi yakalamakta yetersiz kalmıştır.