Assessment of direct and fluid mediated cold atmospheric plasma treatment efficacy on squamous cell carcinoma at three-dimensional skin culture model Direkt ve sıvı aracılı plazma muamele yöntemlerinin skuamöz hücreli karsinom üzerindeki etkinliğinin üç boyutlu deri kültür modelinde değerlendirilmesi

ABSTRACTSquamous cell carcinoma (SCC) is the second most seen type of non-melanoma skin cancers after basal cell carcinoma (BCC). Prevalence of non-melanoma skin cancer increases rapidly and it’s expected to account for 50 of all cancer types in near future. It takes attention and carries importance due to higher risk of metastasis. Even though various methods are being used, those methods may either fall short or cause serious side effects. Plasma is defined as the fourth state of matter and cold atmospheric plasma (CAP) can be produced at atmospheric pressure under high electrical field. The selective efficacy of CAP on cancer by inducing apoptosis without damaging healthy cells has also been demonstrated. Liquids, which are treated by CAP may gain particular activity similar to the plasma treatment shows by itself. In this study, anticancer efficacy of direct and fluid-mediated plasma treatment on SCC has been evaluated in vitro. For this purpose, the selective effect of different plasma treatment methods on cell lines has been demonstrated. Studies have been carried out to determine the oxidative and nitrosative stress caused by reactive oxygen species (ROS) and reactive nitrogen species (RNS) released due to plasma treatment in keratinocyte and SCC cell lines and to associate them with apoptotic behavior. Besides the effects of the species formed after plasma on different mechanisms were evaluated. Also, these effects evaluated on the three-dimensional (3D) tissue culture model. Our results show that both plasma treatments have selective activity on the cancer cell.ÖZETSkuamöz hücreli karsinom (Squamous cell carcinoma, SCC), bazal hücreli karsinomdan (Basal cell carcinoma, BCC) sonra en fazla görülen melanom olmayan deri kanseridir. Melanom olmayan deri kanserleri vakalarında hızlı bir artış gözlemlenmekte olup yakın gelecekte, tüm kanserlerin 50’sini oluşturacağı düşünülmektedir. SCC yüksek metastaz riski taşımasından dolayı daha fazla önem taşımakta ve dikkat çekmektedir. Her ne kadar SCC’nin tedavisine yönelik farklı yöntemler kullanılmaktaysa da hastalığın evresi, hastanın komorbiditeleri gibi parametrelere bağlı olarak tedavi yöntemi yetersiz kalabilmekte ya da ciddi yan etkilere neden olabilmektedir. Plazma, maddenin dördüncü hali olarak tanımlanmakta ve atmosferik basınçta, yüksek elektrik alan altında, oda sıcaklığında üretilebilmektedir. Plazmanın farklı sağlıklı hücreler üzerinde yıkıcı etkiler göstermeden kanser hücre hatları üzerinde apoptozu indükleyerek kanser tedavisine yönelik selektif etkinliği olabileceği gösterilmiştir. Ek olarak, plazma muamelesi görmüş olan sıvıların da kimyasal modifikasyona uğrayarak plazmanın tek başına oluşturduğu farklı etkinlikleri oluşturabileceği gösterilmiştir. Bu çalışmada, doğrudan plazma muamelesi ve sıvı aracılı plazma muamele yöntemlerinin SCC üzerindeki antikanser etkinliği in vitro olarak değerlendirilmiştir. Bu amaç doğrultusunda hücre hatları üzerinde farklı plazma muamele yöntemlerinin selektif etkisi gösterilmiş, plazma muamelesi sonucu açığa çıkan reaktif oksijen ve nitrojen türlerinin keratinosit ve SCC hücre hatlarında sebep olduğu oksidatif ve nitrozatif stresin belirlenerek hücrelerin apoptotik davranışı ile ilişkilendirilmesine yönelik çalışmalar yürütülmüştür. Bunun yanında plazma sonrası oluşan türlerin farklı mekanizmalara etkileri değerlendirilmiştir. Aynı zamanda bu etkilerin, üç boyutlu doku kültürü modeli üzerinde değerlendirilmiştir. Çalışma kapsamında elde edilen sonuçlara göre her iki plazma uygulamasının kanser hücre hattı üzerinde selektif etkinliğe sahip olduğu belirlenmiştir.