Date of Award

6-2023

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy in Cellular and Molecular Biology

Department

Biology

First Advisor

Prof. Rabah Iratni

Abstract

Cancer is a complex disease with various causes, including genetic mutations, viruses, chemical agents, and lifestyle factors. Although numerous studies have been conducted to develop a cure or novel medications for cancer, no standout treatment has been found. In this project, the use of various natural and synthetic compounds as potential cancer treatments was investigated using triple-negative breast cancer (TNBC) and colon cancer cells. The cancer therapy strategies investigated were based on plant-derived therapuetic approaches including an essential oil (Origanum majorana essential oil), a pure phytochemical (Carnosol), and newly developed synthetic drugs (Chromenes drevatives; C1 and C2). This study analyzed the effects of these therapies on the expression of proteins involved in downstream signaling pathways and hence identified the key

pathways and molecular mechanisms by which they exert their anti-cancer properties. Origanum majorana essential oil demonstrated that the p38 MAPK signaling pathway could stimulate protective autophagy and apoptotic cell death in HT-29 colon cancer cells. Furthermore, carnosol was observed to activate the three unfolded protein response pathways, leading to an ER stress response. Additionally, the research found that carnosolinduced autophagy required p38 activation, but not apoptosis. Moreover, the synthesized two novel derivatives of chromenes, C1 and C2, were found to impede microtubule polymerization in TNBC cells, leading to the accumulation of multinucleation and defective microtubule polymerization. Collectively, our findings provide evidence that plant-based cancer therapy strategies, namely, the three strategies investigated herein, exhibit great potential for the treatment of colon cancer and TNBC.

Arabic Abstract


دراسة الآليات الجزيئية للمركبات الطبيعية والاصطناعية ضد سرطان الثدي والقولون

السرطان هو مرض معقد ينتج عن أسباب مختلفة، بما في ذلك الطفرات الوراثية والفيروسات والمواد الكيميائية وعوامل نمط الحياة. وعلى الرغم من إجراء العديد من الدراسات لتطوير علاج أو أدوية جديدة للسرطان، لم يتم العثور على علاج بارز حتى الآن. ومن هذا المنطلق قمنا في هذه الأطروحة بدراسة أثر إستخدام مركبات طبيعية وإصطناعية مختلفة كعلاجات محتملة للسرطان بإستخدام خلايا سرطان الثدي ثلاثي السلبية (TNBC) وخلايا سرطان القولون. وتم إستناد الإستراتيجيات العلاجية للسرطان إلى النهج العلاجي المستمد من النباتات، بما في ذلك زيت البردقوش (Origanum majorana)، ومركب نباتي نقي (كارنوسول)، كما تم أيضا دارسة أثر أدوية إصطناعية حديثة (مشتقات الكرومينات : C1 و (C2على خلايا سرطان الثدي الثلاثي السلبية وخلايا سرطان القولون. وقد تم تحليل تأثير هذه العلاجات على تعبير البروتينات المشاركة وبالتالي تحديد المسارات الرئيسية والآليات الجزيئية التي تؤدي إلى خصائصها المضادة للسرطان. وأشارت نتائج هذه الدراسة إلى أن زيت الريحان الأساسي أوريجانوم ماجورانا يقوم بالتأثير على بروتين p38 APK الذي يؤدي إلي تحفيز الإلتهام الذاتي والموت الخلوي المبرمج في خلايا سرطان القولون HT-29. وبالإضافة إلى ذلك، لوحظ أن المركب النباتي النقي "كارنوسول ينشط مسارات الإستجابة البروتينية الغير مطوي الثلاثي، مما يؤدي إلى إجهاد الغشاء الخلوي للخلايا السرطانية. كما وجد البحث أن الكارنوسول يقوم بتفعيل الإلتهام الذاتي عن طريق تفعيل بروتين p38، وبالتالي يؤدي إلى تدمير وموت الخلايا السرطانية. كما تمت أيضا دراسة تأثير مشتقي كرومين الجديدين المخلقين C1 و C2 على خلايا سرطان الثدي ثلاثي السلبية، حيث وجد أنها تمنع تكثيف الأنابيب الدقيقة في هذه الخلايا، مما يؤدي إلى منع تكاثر الخلايا السرطانية وتراكم خلايا سرطانية متعدد النواة وبالتالي موت الخلايا. وبشكل مجمع توفر نتائجنا أدلة على أن إستراتيجيات علاج السرطان، أي الإستراتيجيات الثلاث المستقصاة هنا، تمتلك إمكانيات واعدة ومميزة لعلاج سرطان القولون وسرطان الثدي ثلاثي السلبية.

Download

Share

COinS