MCF-7

MCF-7, insan meme kanseri araştırmalarında yaygın şekilde kullanılan östrojen reseptörü (ER)-pozitif bir hücre hattıdır. 1973 yılında Dr. Herbert Soule tarafından Michigan Cancer Foundation'da geliştirilen bu hücre hattı, 69 yaşındaki metastatik meme kanserli beyaz etnik kökene sahip bir kadın hastanın plevral effüzyonundan izole edilmiştir. “MCF”, hücre hattının geliştirildiği kurumun kısaltması, “7” ise oluşturulan yedinci hücre hattı olmasından kaynaklanır.

MCF-7, adherent ve yarı-süspansiyon karakterinde olup kan grubu O, Rh+ olan bir hastadan türetilmiştir. Bugüne kadar 25.000’den fazla yayında referans gösterilmiştir ve özellikle ER-pozitif tümör biyolojisinin, hormon yanıtlarının ve tedavi dirençlerinin anlaşılmasında temel bir modeldir.

^{MCF-7 mikroskop görüntüleri(}ATCC⁾

Meme kanseri, dünya genelinde kadınlar arasında en sık görülen ve önemli mortalite nedenlerinden biri olan bir hastalık olup, tedavisinde cerrahi, kemoterapi, radyoterapi ve immünoterapi gibi çeşitli yöntemler kullanılmaktadır. Ancak özellikle kemoterapiye karşı gelişen direnç, mevcut tedavi yaklaşımlarının etkinliğini sınırlamakta ve hastalığın tekrarlama riskini artırmaktadır. Bu bağlamda, fotodinamik terapi (PDT), fotosensitizer ajanlar ile ışık ve oksijenin etkileşimi sonucu reaktif oksijen türleri (ROS) üreterek tümör hücrelerini hedef alan, yan etkileri sınırlı ve seçici bir tedavi yaklaşımı olarak öne çıkmaktadır. Ancak PDT uygulamaları sırasında da tedaviye dirençli hücre popülasyonlarının ortaya çıkması önemli bir sorun oluşturmaktadır.

Bu bağlamda yürütülen çalışmada, University of Johannesburg, Güney Afrika'da Aniogo ve arkadaşları, MCF-7 hücrelerinin sülfonatlı çinko ftalosiyanin (ZnPcS4) kullanılarak uygulanan ardışık 10 döngü PDT ile nasıl dirençli hale geldiğini araştırmıştır. Dirençli hücreleri elde etmek için wild-type (WT) MCF-7 hücreleri ZnPcS4 ile gece boyunca inkübe edilmiş ve ardından 20 J/cm² ışık dozuyla lazer ışınına maruz bırakılmıştır. Bu koşullarda WT hücrelerde %50 hayatta kalma oranı saptanmıştır. Hayatta kalan hücreler yeniden kültür ortamında çoğaltılmış ve toplamda 10 döngü PDT aynı koşullarda tekrarlanmıştır. Tedavi döngülerinin 1., 5. ve 10. jenerasyonlarındaki hücreler ayrı ayrı alınarak direnç gelişim süreci izlenmiştir. Onuncu döngü sonunda elde edilen hücreler “MCF-7/PDT” olarak tanımlanmıştır. Araştırmada elde edilen bu dirençli hücrelerin morfolojik özellikleri, hücre döngüsü (BrdU boyama), canlılık (MTT testi), antioksidan aktivite (SOD ölçümü) ve P-glikoprotein (P-gp) ekspresyonları değerlendirilmiştir. Sonuçlar, dirençli hücrelerin mezankimal fenotip sergilediğini, artmış DNA sentezine sahip olduğunu ve parental hücrelere kıyasla daha yüksek düzeyde P-gp ekspresyonu gösterdiğini ortaya koymuştur. Bu çalışmada elde edilen veriler, MCF-7 hücrelerinin PDT'ye karşı direnç geliştirme sürecinin biyolojik temellerini ortaya koymakta ve gelecekte daha etkili tedavi stratejilerinin geliştirilmesi için önemli bilgiler sunmaktadır.

2023 yılında Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi’nde Fadime Beyazyüz ve çalışma arkadaşları tarafından gerçekleştirilen bu in vitro çalışmada, Castanea sativa Mill. (kestane) yaprağı etanolik ekstraktının antioksidan ve anti-proliferatif etkileri MCF-7 insan meme kanseri hücre hattı üzerinde araştırılmıştır. Yapılan analizlerde ekstraktın toplam fenolik içeriği 58,22 mg GAE/g, flavonoid içeriği 64,62 mg QE/g ve DPPH radikal süpürme aktivitesi %80,06 olarak ölçülmüştür. Hücre proliferasyonuna yönelik olarak uygulanan XTT testinde, ekstraktın MCF-7 hücreleri üzerinde zaman ve doza bağlı sitotoksik etkiler gösterdiği belirlenmiş, IC₅₀ değerleri 24 saat için 100,1 µL, 48 saat için 193 µL ve 72 saat için 15,23 µL olarak saptanmıştır. Bu bulgular, kestane yaprağı ekstraktının yüksek fenolik ve flavonoid içeriğine bağlı olarak MCF-7 hücrelerinde belirgin anti-proliferatif ve antioksidan etkilere sahip olduğunu ortaya koyarken, yazarlar bu sonuçların daha fazla çalışma ile desteklenmesi gerektiğini vurgulamıştır.

MCF-7 hücreleri, yüksek düzeyde östrojen reseptörü alfa (ERα) ve progesteron reseptörü (PR) ekspresyonu gösterir; buna karşın ERβ düzeyleri düşüktür. HER2 ve EGFR reseptörleri orta düzeyde ifade edilir; ancak HER2 amplifikasyonu gözlenmez. Bu hücreler, Luminal A moleküler alt tipe aittir. Ayrıca bu hücreler wnt7b onkogenini ifade eder.

IGF-1 sinyal yolu, hücre proliferasyonunu ciddi oranda destekler. Östrojen (E2) ile birlikte uygulandığında IGF-1, proliferasyonu yaklaşık %400-500 oranında artırarak sinerjistik etki gösterir. Tek başına IGF-1 yaklaşık %70, E2 ise %30 oranında proliferasyonu artırmaktadır. Hücreler aynı zamanda IGFBP-2, IGFBP-4 ve IGFBP-5 proteinlerini ifade eder, bu proteinlerin salınımı anti-östrojenlerle modüle edilebilir.

MCF-7’nin modal kromozom sayısı 82 olup 66 ile 87 arasında değişiklik gösterir. Karyotip analizinde hipotriploidi ile hipertetraploidi arasında bir dağılım gözlenir. 2S komponenti %1 oranında bulunur. S metafaz başına 29–34 marker kromozom bulunmakta; M1 (submetasentrik) ve M2–M4 (subtelosentrik) kromozomlar %80’in üzerinde metafazlarda gözlemlenmektedir. Kromozom 20 nullizomik, X kromozomu disomiktir.

MCF-7 hücreleri AK-1 (tip 1), ES-D (tip 1–2), G6PD (tip B), GLO-I (tip 1–2), PGM1 (tip 1–2) ve PGM3 (tip 1) izoenzim tiplerini gösterir. Ayrıca estradiolü sitoplazmik östrojen reseptörleri aracılığıyla işleyebilme ve “dome” yapıları oluşturabilme özelliklerini de korur.

^{MCF-7 hücre hattını açıklayan bir görsel ( Yapay zeka ile üretilmiştir.)}

Östradiol, ER üzerinden siklin D1 gibi proliferatif genleri aktive ederek hücre çoğalmasını teşvik eder. MCF-7 hücrelerinde E2 ile yaklaşık 1.3 kat, IGF-1 ile 1.7 kat artan proliferasyon, iki maddenin birlikte uygulanması durumunda 4–5 katına ulaşır. Anti-estrojen ajanlar (örneğin tamoksifen), hücre döngüsünde G0/G1 fazında blokaj oluşturarak bu proliferasyonu inhibe eder; ancak uzun vadede dirençli alt klonlar oluşabilir. Hücre çoğalması ayrıca TNF-alfa tarafından inhibe edilir.

Uzun süreli östrojen yoksunluğu (Long-Term Estrogen Deprivation, LTED) ile geliştirilen varyantlarda ER ekspresyonu artar ve hücreler estrojene karşı hipersensitif hale gelir. Bu varyantlar, hormon tedavisine karşı gelişen klinik direnç modellerinin laboratuvar karşılıklarıdır. Tamoksifen ile uzun süreli kültürlerde, ilacın agonistik etkisi baskın hale gelir ve “tamoksifenle büyüyen” varyantlar gözlenebilir.

Göç ve invazyon kapasitesi parental MCF-7 hücrelerinde düşüktür. Ancak IL-1β ile stimüle edilen alt klonlar (örneğin MCF-7A3), E-kaderin ekspresyonunun kaybı ile birlikte epitelyal-mezenkimal geçiş (EMT) benzeri fenotipe dönüşebilir ve belirgin invazivlik kazanabilir.

Biruni Üniversitesi’nde gerçekleştirilen bir çalışmada, Türkiye’ye özgü sekiz farklı nar (Punica granatum L.) çeşidinin kimyasal bileşimi, antioksidan potansiyeli ve MCF-7 insan meme kanseri hücre hattı üzerindeki antiproliferatif etkileri incelenmiştir. Nar suyu ekstraktları farklı dozlarda ve zaman noktalarında (24., 48. ve 72. saat) uygulanmış; hücre canlılığı WST-1 proliferasyon testi ile değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, tüm ekstraktlar MCF-7 hücrelerinin canlılığını azaltırken, MCF-10A normal meme epitel hücrelerinde belirgin bir toksisite göstermemiştir. Özellikle İzmir 1513 (P7) çeşidi, yüksek antosiyanin (903,66 ± 101,89 μg/g) ve punikalagin (992,09 ± 174,53 μg/g) içeriğiyle öne çıkmış; 24. saatte 49,08 µg/ml IC₅₀ değeriyle en güçlü sitotoksik etkiyi sergilemiştir. Bu veriler, Biruni Üniversitesi’nde MCF-7 hücre hattı kullanılarak yapılan bu çalışmanın, Türk nar çeşitlerinin doğal antikanser ajanlar olarak değerlendirilebileceğini göstermektedir.

^{Çalışmayı özetleyen bir görsel (Yapay zeka ile üretilmiştir.)}

MCF-7 hücreleri anjiyogenez ve lenfanjiyogenez süreçlerine düşük katkı sağlar; bu hücreler tarafından salgılanan VEGF-A, VEGF-C ve VEGF-D düzeyleri düşüktür. Reseptör düzeyinde ise VEGFR1 ve NRP1 yüksek ekspresyon gösterirken VEGFR2 düşüktür. Ancak VEGF-C'nin aşırı ekspresyonu lenfatik damar oluşumunu artırır ve metastatik kapasiteyi yükseltir; buna karşın in vitro proliferasyonu anlamlı ölçüde değiştirmez.

3D kültür ortamında MCF-7 hücreleri sferoid yapı oluşturabilir. Bu sferoidlerde hücreler dış tabakalarda proliferatif, merkezde ise hipoksik ve apoptotik özellik gösterir. E-kaderin aracılığıyla hücre-hücre bağlantıları sağlanır; bu bağlantıların bozulması yapının bütünlüğünü ve organizasyonunu ortadan kaldırır. Sferoid yapılanma, MCF-7'nin 2D kültürde gösteremediği gen ekspresyon farklılıklarını ve ilaç yanıtlarını ortaya koyar.

Mezankimal kök hücreler (hMSC) ile birlikte kültürlenen MCF-7 hücreleri, migrasyon ve invazyon yeteneklerinde artış gösterir. MCF-7 hücreleri kemokinler yoluyla MSC’leri çekerken, MSC’lerin salgıladığı büyüme faktörleri (örneğin TGF-β), E-kaderin ekspresyonunu baskılayarak hücre organizasyonunu bozar. Ayrıca MSC’ler, VEGF aracılığıyla kapiller benzeri yapıların oluşumuna katkı sağlar.

Karadeniz Teknik Üniversitesi’nden araştırmacılar tarafından gerçekleştirilen bir çalışmada, Türk propolisinin insan meme kanseri hücre hattı olan MCF-7 üzerindeki biyolojik etkileri değerlendirilmiştir. Çalışmada, etanolik propolis ekstresinin (EEP) sitotoksik etkileri MTT testi ile analiz edilmiş; apoptoz, hücre döngüsü ve mitokondriyal membran potansiyeli gibi mekanizmalar ise akım sitometrisi, western blot ve spektroflorometrik yöntemler ile incelenmiştir. EEP, MCF-7 hücrelerinde seçici sitotoksisite göstermiş; hücre döngüsünü G1 fazında durdurmuş, apoptozla ilişkili p21, Bax, p53, p53-Ser46 ve p53-Ser15 protein düzeylerini artırmış ve mitokondriyal membran potansiyelini düşürmüştür. Ayrıca, miR-34, miR-15a ve miR-16-5p gibi tümör baskılayıcı miRNA’ların ifadesini yükseltirken, onkogenik miR-21 ifadesini azaltmıştır. Bu bulgular, Türk propolisinin MCF-7 meme kanseri hücrelerinde anti-proliferatif ve pro-apoptotik etkiler göstererek potansiyel bir doğal antikanser ajan olabileceğini ortaya koymaktadır.

MCF-7 hücre hattı, ER-pozitif meme kanserlerinde hormon terapisine verilen yanıtın araştırılmasında altın standart bir modeldir. Tamoksifen ve aromataz inhibitörlerine karşı gelişen direnç, epigenetik ve transkriptomik değişikliklerle bağlantılıdır ve bu modellerde detaylı şekilde incelenmiştir. MCF-7’nin farklı laboratuvarlarda geliştirilen alt klonları (örneğin MCF-7 KO, MCF-7L, MCF-7 ATCC), farklı reseptör düzeyleri ve ilaç yanıt profilleri göstererek, hasta heterojenliğini taklit eder.

Ayrıca MCF-7 tabanlı hücreler, HER2 ile çapraz sinyal yollarının anlaşılmasında ve anti-HER2 ilaçların preklinik değerlendirilmesinde de kullanılmıştır. Bu özellikleri sayesinde MCF-7, hem temel hem de translasyonel araştırmalar için vazgeçilmez bir kaynak olmaya devam etmektedir.

Norveç Radyum Hastanesi’nde gerçekleştirilen bir çalışmaya göre, HER2’yi aşırı eksprese eden meme ve over kanseri hücre hatlarında alfa parçacığı yayan 227Th-trastuzumab’ın bağlanma, internalizasyon ve sitotoksik etkileri değerlendirilmiştir. Bu çalışmada MCF-7 hücre hattı HER2 ekspresyonu düşük olduğu için kontrol grubu olarak kullanılmış, karşılaştırmalı analizler BT-474, SKBR-3 ve SKOV-3 hücre hatlarıyla yapılmıştır. BT-474 ve SKBR-3 hücrelerinde, MCF-7’ye kıyasla yaklaşık 15 kat daha fazla HER2 antijen bölgesi tespit edilmiş; floresan mikroskopi ile trastuzumab’ın hücre içine alınıp veziküllerde lokalize olduğu gösterilmiştir. BT-474 ve SKBR-3 hücrelerinde yüksek düzeyde yüzey ve içselleştirilmiş radyoaktivite saptanırken, MCF-7 hücrelerinde bu alım sınırlı kalmıştır. 1 saatlik 227Th-trastuzumab uygulaması sonrası hücrelerin ortalama aldığı doz 2–2,5 Gy olarak hesaplanmış, bu tedavi hücre büyümesini doz bağımlı olarak baskılayarak apoptozu artırmıştır. Bulgular, 227Th-trastuzumab’ın HER2 pozitif hücrelerde X-ışınına göre daha güçlü ve seçici sitotoksik etki oluşturduğunu ortaya koymuştur.

Türkiye’de, Yeditepe Üniversitesi’nde gerçekleştirilen benzer bir çalışmada, HER2 pozitif meme kanseri hücrelerinde trastuzumab tedavisine karşı geliştirilen yanıtın düzenlenmesinde rol oynayabilecek mikroRNA’lar incelenmiştir. MCF-7 hücre hattı bu çalışmada kontrol grubu olarak kullanılmış, BT-474 ve SK-BR-3 hücre hatları ile karşılaştırmalı analizler yapılmıştır. Tamoksifen ve trastuzumab uygulamalarından sonra yapılan qRT-PCR-array analizlerinde, miR-770-5p ifadesinin hücre ve ilaç tipinden bağımsız olarak anlamlı şekilde arttığı saptanmıştır. Bu miRNA’nın aşırı ekspresyonu, HER2+ hücrelerde hücre hareketliliği ve invazyon kapasitesini azaltmış; özellikle BT-474 hücrelerinde HER2 protein düzeylerinde belirgin düşüş gözlenmiştir. Ayrıca, PI3K ve MAPK sinyal yollarının ana bileşenleri olan AKT ve ERK proteinlerinin hem total hem de fosforile formlarının ekspresyonu azalmış, bu da miR-770-5p’nin trastuzumab’ın antiproliferatif etkisini güçlendirdiğini göstermiştir. Çalışma, miR-770-5p'nin ifade düzeyinin düzenlenmesinin, trastuzumab tedavisinin etkinliğini artırmak adına potansiyel bir strateji olabileceğini ortaya koymuştur.