Thesis (M.Sc.)-Cairo University, 2024.

Bibliography: pages 111-127.

Cancer is a leading cause of death worldwide. Monoclonal antibodies (mAbs) are now widely
used as immunotherapy for cancer treatment. Numerous mAbs showed promising results, such
as Bevacizumab and Cetuximab (Avastin® and Erbitux®, respectively) in treating lung and
hepatocellular carcinoma. However, a range of side effects are observed with immunotherapy.
Thus, different approaches were proposed to decrease the side effects of mAbs while preserving
their efficacy, including lowering the effective dose used. Melittin, the main constituent of Bee
Venom, has been recently proposed as a promising natural product that could be combined
with several anticancer agents for immunotherapy. Here, we focused on the impact of
combining Melittin peptide with mAbs approved for anticancer immunotherapy on lowering
the dose of these mAbs needed for treatment. For this, we measured the effect of using
bevacizumab and cetuximab alone or combined with melittin peptide on lung adenocarcinoma
and hepatocellular carcinoma cell lines (A549 and HepG2, respectively). We sought to evaluate
the cytotoxic effects of different concentrations of bevacizumab, cetuximab, and melittin, and
their combinations on both A549 and HepG2 cell lines. Histopathological examination of A549
and HepG2 cell lines was performed before and after treatment. Flow cytometry analysis was
used for cell cycle analysis and apoptosis after treatment compared to untreated cells. Our
results show the synergistic effect of the bevacizumab-melittin combination and the cetuximab-
melittin combination on both A549 and HepG2 cell lines. Also, RT-qPCR was done to
investigate the impact of melittin combination with monoclonal antibodies on the relative gene
expression of CASPASE3, Bcl2, VEGFR2, and EGFR. The combination index (CI) for using
either of the mAbs, bevacizumab, and cetuximab, with melittin showed was <1 which indicates
synergism. Importantly, combination treatment showed a significant decrease in the (IC ),

50
whereas melittin decreased the IC for both bevacizumab and cetuximab according to the

50
melittin concentration used. Finally, the results from MTT assay, flow cytometry analysis, and
RT-qPCR, showed that both combinations significantly enhanced apoptosis of A549 and
HepG2 cell lines compared to single treatment with individual treatment with either
bevacizumab and cetuximab mAbs. Our findings suggest that Melittin can be combined with
mAbs bevacizumab and cetuximab to enhance the effectiveness on carcinoma cell lines.

السرطان هو السبب الرئيسي للوفاة في جميع أنحاء العالم. وتُستخدم الآن على نطاق واسع الأجسام المضادة أحادية النسيلة (mAbs) المعتمدة من قبل منظمة الدواء و الغذاء الأميركية كعلاج مناعي لعلاج السرطان. وقد حقق العديد من الأجسام المضادة أحادية النسيلة نتائج واعدة، مثل عقار بيفاسيزوماب (افاستين®) و عقار سيتوكسيماب (أيربيتوكس®) في معالجة سرطان الرئة وسرطان الكبد الخلوي على التوالي. ومع ذلك، لوحظ وجود مجموعة من الأعراض الجانبية مع أستخدام العلاج المناعي. ولهذا، اقتُرحت نُهُج مختلفة لتقليل الآثار الجانبية لهذه الأجسام المضادة مع الحفاظ على فعاليتها، بما في ذلك خفض الجرعة الفعالة المستخدمة. وقد اقتُرح مؤخراً أن يكون بروتين الميليتين، وهو المكون الرئيسي لسم النحل، منتجاً طبيعياً واعداً يمكن الجمع بينه وبين عدة عقارات مضادة للسرطان لأغراض العلاج المناعي. في هذه الدراسة، ركزنا على تأثير الجمع بين بروتين الميليتين مع الأجسام المضادة أحادية النسيلة المعتمدة للعلاج السرطان على خفض الجرعة العلاجية من هذه الأجسام المضادة. ولهذا، قمنا بقياس تأثير أستخدام البيفاسيزوماب والسيتوكسيماب وحدهما أو مضافاً إليهما الميليتين لمعالجة خلايا سرطان الرئة وسرطان الكبد الخلوي (A549 and HepG2) .وقد سعينا إلى تقييم تأثيرات سمية الخلايا لمختلف التركيزات من بيفاسيزوماب، وسيتوكسيماب، وميليتين، وتركيباتهم على كل من خلايا A549 و HepG2 وأجري قبل العلاج وبعده فحص الخلايا للتغيرات المورفولوجية والهيكلية الملحوظة في الخلايا السرطانية في كلتا النوعين من الخلايا. وقد استُخدم قياس تحليل دورة الخلايا وفي تحليل موت الخلايا المبرمج لقياس التدفق الخلوي بعد المعالجة بالتركيزات المركبة و الفردية مقارنة بالخلايا غير المعالجة. وتبين نتائجنا التأثير التآزري لمزيج البيفاسيزوماب و الميليتين ومزيج السيتوكسيماب و الميليتين على كلتا النوعين من الخلايا. كما أوضحت عملية تفاعل البلمرة المتسلسل في الوقت الحقيقي RT-qPCR للتأكد من تأثير تركيبة الميليتين مع الأجسام المضادة أحادية النسيلة على التعبير الجيني النسبي لـ CASPASE3 وBcl2 وVEGFR2 وEGFR .بالأضافة الى انه كان المؤشر التجميعي (CI) لاستخدام أي من الأجسام المضادة أحادية النسيلة ، مع الميلتين هو أقل من 1 مما يشير إلى التآزر. والأهم من ذلك هو أن المعالجة المركبة أظهرت انخفاضاً كبيراً في تركيز التثبيط النصفي (IC50)، لكل من البيفاسيزوماب والسيتوكسيماب عند دمجهم مع بروتين الميليتين وفقاً لتركيز الميليتتين المستخدم. وأخيراً، أظهرت النتائج المستمدة من تحليل حيوية الخلايا MTT Assay ، وتحليل التدفق الخلوي Flow Cytometry، وتحليل تفاعل البلمرة المتسلسل في الوقت الحقيقي RT-qPCR ، أن كلا التركيزات المركبة للاجسام المضادة مع بروتين المياليتين عززا إلى حد كبير من تقليل أنتشار خطوط الخلية A549 وHepG2 مقارنة بالمعاملة الفردية لليفاسيزوماب او سيتوكسيماب. وتشير النتائج التي توصلنا إليها معاً إلى أنه يمكن الجمع بين بروتين الميليتين وبين الأجسام المضادة أحادية النسيلة مثل بيفاسيزوماب او سيتوكسيماب لتعزيز فعالية كلا منهما على السرطان.

Issued also as CD

Text in English and abstract in Arabic & English.