Subtractive Phage Display Selection for Screening and Identification of Specific Peptides Targeting Colon Cancer Cells


Şahin D.

8th International Congress of Academic Research, Ankara, Turkey, 22 - 24 June 2022, pp.121-122

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Ankara
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.121-122
  • Istanbul Technical University Affiliated: Yes

Abstract

Colorectal cancer is defined as the combination of colon and rectal cancers, which is the fourth most deadly
cancer type with over 600,000 deaths each year all over the world. Although some success has been achieved
with traditional methods in diagnosis and treatment of colorectal cancer, it continues to be one of the most
common cancer types. Overcoming the limitations in diagnosis and treatment stages will be possible by
developing innovative and alternative methods that will be able to selectively distinguish cancer cells from
healthy cells. Phage display, one of the mostly used combinatorial techniques as directed evolutionary tool,
can be used for the selection of target specific peptides and antibodies which can be used for countless
diagnostic and therapeutic purposes. Here, 12-amino acid peptide sequences were identified that could
specifically bind to colon cancer cells by subtractive phage display technique. Four cycles of biopanning,
using M13 Bacteriophage PhD-12 peptide library were applied on human colon cancer cell line, HCT-116.
Human rectal cancer cell line SW837 and healthy control cell line CCD112-CoN were used in subtractive
selection steps to eliminate the cross binders. At the end, colon cancer specific phage clones were identified
and binding efficiencies were determined by cell-based enzyme linked immunosorbent assay (ELISA-HRP).
Peptide sequences with high binding affinity were synthesized and tested with confocal microscope binding
tests. HCT-419 (SVAHLSPHSTTA) peptide, experimentally best binding peptide, binds both on colon and
rectum cancers but not on healthy control cells. HCT-AA peptide (HYPTNLHYPTNL), which was designed
according to amino acid composition analysis of the best binding clones in ELISA-HRP analysis, binds
specifically on colon cancer cells but not rectum cancer cells or healthy cells. The identified peptides with
their specificities and affinities on cancer cells have potential for further applications in the diagnosis and
treatment studies of colorectal cancer.

Tüm dünyada her yıl 600.000'den fazla ölüme neden olarak dördüncü en ölümcül kanser türü
olan kolorektal kanser, kolon ve rektal kanserlerin toplamı olarak tanımlanmaktadır. Tanı ve
tedavi aşamalarında geleneksel yöntemlerle bir miktar başarı sağlanmış olsa da kolorektal
kanser en sık görülen kanser türlerinden biri olmaya devam etmektedir. Tanı ve tedavi
aşamalarındaki sınırlamaların aşılması, kanser hücrelerini sağlıklı hücrelerden seçici olarak
ayırt edebilecek yenilikçi ve alternatif yöntemlerin geliştirilmesiyle mümkün olacaktır.
Yönlendirilmiş evrimsel araç olarak en çok kullanılan kombinatoryal tekniklerden biri olan faj
gösterim tekniği, hedefe yönelik peptit ve antikorların seçimine olanak sağlayarak sayısız teşhis
ve tedavi amaçlı uygulamanın önünü açmaktadır. Bu çalışmada, eksiltici faj gösterim tekniği
kullanılarak kolon kanseri hücrelerine spesifik olarak bağlanabilen 12 amino asit uzunluğunda
peptit dizileri belirlenmiştir. M13 Bakteriyofaj PhD-12 peptit kütüphanesi kullanılarak
gerçekleştirilen dört biyopanning döngüsünde, insan kolon kanseri hücre hattı, HCT-116 hedef
olarak seçilmiştir. İnsan rektum kanseri hücre hattı SW837 ve sağlıklı kontrol hücre hattı
CCD112-CoN, çapraz bağlanan klonların elenmesi amacıyla eksiltici seçilim aşamalarında
kullanılmıştır. Sonuç olarak, kolon kanserine özgü faj klonları seçilmiş ve belirlenen klonların
bağlanma etkinlikleri hücre bazlı enzim bağlantılı immünosorbent analizi (ELISA-HRP) test
edilmiştir. Yüksek bağlanma afinitesine sahip peptit dizileri sentezlenmiş ve bağlanma
seviyeleri konfokal mikroskop bağlanma testleri test edilmiştir. Deneysel olarak en iyi bağlanan
olarak belirlenen HCT-419 (SVAHLSPHSTTA) peptidi hem kolon hem de rektum kanserlerine
bağlanırken sağlıklı kontrol hücrelerine bağlanmamaktadır. ELISA-HRP analizi sonuçlarına 
göre iyi bağlanan klonlarının amino asit kompozisyon analizine göre tasarlanan HCT-AA

peptidi (HYPTNLHYPTNL), spesifik olarak kolon kanseri hücrelerine bağlanırken rektum
kanseri hücrelerine veya sağlıklı hücrelere bağlanmamaktadır. Çalışmada yüksek özgüllük
seviyeleri ile belirlenen peptitler, kolorektal kanserin tanı ve tedavi çalışmalarında daha ileri
uygulamalar açısından yüksek potansiyele sahiptir.