Date of Award

6-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Molecular Biology and Biotechnology

Department

Biology

First Advisor

Dr. Yusra Al Dhaheri

Abstract

Metastatic breast cancer is the leading cause of cancer-related deaths among women worldwide. Triple-negative breast cancer (TNBC) is the most aggressive, accounting for 15-20% of all breast cancer cases. As TNBC cells lack the expression of hormone receptors estrogen receptors (ER) and progesterone receptors (PR) and human epidermal growth factor receptor 2 (HER2), TNBCs are unresponsive to hormonal therapy and often become highly resistant when exposed to standard chemotherapy, which has been identifies as a major obstacle in TNBC treatment. Gum Arabic, a natural exudate produced from plants, is widely used traditionally for religious, cosmetics as well as medical purposes since ages. Although it is well reported for its biological activities and medical value, no studies have been carried out to assess its anticancer potential. In search of new and novel compounds to target TNBCs effectively and less toxicity, this study aims to evaluate the anticancer activity of Gum Arabic extract (GAE) and against breast cancer MDA-MB-231 cell line, a triplenegative human breast cancer cell line, and to elucidate the molecular targets underlying its mechanism of action. The results revealed that GAE inhibits cell proliferation in a concentration- and time-dependent manner. The anti-proliferative effect of GAE was found to be linked to cell cycle arrest at the G1/S phase along with induction of apoptosis confirmed in the cells as suggested by caspase 3/7 activation and cleaved caspase 3 and cleaved PARP detection. Cell cycle inhibitory protein p21WAF1 was increased in GAE treated cells compared to untreated cells while cyclin D1 and c-myc were downregulated. Furthermore, the study found that Wnt/β-catenin signaling was markedly inhibited and could induce loss of expression of the canonical Wnt-directed targets genes cyclin D1, c-myc, and survivin in MDA-MB-231 cells treated with GAE. In conclusion, GAE inhibits the proliferation of MDA-MD-231 breast cancer cells that is associated with the suppression of Wnt/β-catenin signaling suggesting that Gum Arabic could be a potential new chemotherapeutic agent against highly chemoresistant triple negative breast.

Arabic Abstract


دراسة الآلیات على المستوى الجزیئي التي یقوم علیھا النشاط المضاد للسرطان للصمغ العربي على خلایا سرطان الثدي الثلاثي السلبیة

سرطان الثدي سریع الانتشار ھو السبب الرئیسي للوفیات المرتبطة بالسرطان بین النساء في جمیع أنحاء العالم. سرطان الثدي الثلاثي السلبي (TNBC) ھو الأكثر خطورة، حیث یمثلل 15-20% من جمیع حالات سرطان الثدي. نظرًا لأن خلایا TNBC تفتقر إلى التعبیر عن مستقبلات ھرمون الاستروجین (ER) ومستقبلات البروجسترون (PR) ومستقبلات عامل نمو البشرة البشري 2 (HER2)، فإن TNBCs لا تستجیب للعلاج الھرموني وغالباً ما تصبح شدیدة المقاومة عند تعرضھا للعلاج الكیمیائي المستخدم حالياً، والذي یمثل عقبة رئیسیة في علاج TNBC. یستخدم الصمغ العربي، وھو إفراز طبیعي ینتج من النباتات، على نطاق واسع للأغراض الدینیة ومستحضرات التجمیل وكذلك للأغراض الطبیة منذ العصور. على الرغم من أنه تم دراسة أنشطته البیولوجیة وقیمته الطبیة، إلا أنه لم یتم إجراء دراسات لتقییم إمكاناته المضادة للسرطان. بحثاً عن مركبات جديدة ومبتكرة لاستهداف TNBCs بشكل فعال وأقل سمیة، تھدف ھذه الدراسة إلى توضیح النشاط المضاد للسرطان لمستخلص الصمغ العربي (GAE) ضد سرطان الثدي MDA-MB-231، وھي خلیة سرطان الثدي البشري الثلاثیة السلبیة. لتوضیح الأھداف الجزیئیة الكامنة وراء آلیة عملھا. أظھرت النتائج أن GAE يثبط تكاثر الخلايا بطريقة تعتمد على التركیز والوقت. أظھرت الدراسة ان التأثیر المضاد للتكاثر لـ GAEمرتبطًا بتوقف دورة الخلیة في مرحلة G1/S جنباً إلى جنب مع تحریض موت الخلایا المبرمج المؤكد في الخلایا كما ھو مقترح بواسطة تنشیط caspase 3/7 و PARP 3 caspase المشقوق. تمت زیادة البروتین المثبط لدورة الخلیة p21WAFA في الخلایا المعالجة بـ GAE مقارنة بالخلایا غیر المعالجة بینما تم تقلیل تنظیم cyclin D1 و c-myc. علاوة على ذلك، أثبتت الدراسة أن إشارات Wnt / β-catenin الخلویة قد تم تثبیطھا بشكل ملحوظ ویمكن أن تؤدي إلى فقدان التعبیر عن جینات الأھداف الموجھة لـ cyclin D1 Wntو c-myc و survivinفي خلايا MDA-MD-231 المعالجة بـGAE. في الختام، یمنع GAE تكاثر خلایا سرطان الثدي MDA-MD-231 المرتبط بقمع إشارات Wnt / β-catenin مما یشیر إلى أن الصمغ العربي یمكن أن یكون عامل علاج كیمیائي جدید محتمل ضد الثدي الثلاثي السلبي المقاوم للأدویة الكیمیائیة.

Download

Included in

Biology Commons

COinS