Search

Doğal ortamındaki çoğu hayvan, çevrelerindeki zorlu şartlar ile mücadele edebilmek için toplu hareket etmektedir ve kompleks şekiller oluşturmaktadır. Hayvanların hareketliliği, populasyon yoğunluğu ve kimyasal belirtiler gibi çeşitli fiziksel ve biyolojik faktörler bu süreçte önemli rol oynamaktadır. Ancak duyusal bilginin bütün bu faktörler ile nasıl bir etkileşimde olduğu ve toplu cevap ile toplu şekil oluşumunu nasıl etkilediği henüz pek bilinmemektedir. Biz bu araştırmada, Caenorhabditis elegans isimli model organizmayı, oksijenin algılanması, toplu şekil oluşumu ve sürü hareketinin aktif hayvan kümelerinde ortaya çıkması arasındaki ilişkiyi çalışmak için kullanıyoruz. Binlerce hayvan bakteri üzerinde biriktiğinde, bakteriden dolayı oksijendeki düşüş ile hayvanların yavaşladığını ve bu durumun hareketten tetiklenen faz ayrımına sebep olduğunu bulduk. Üç ilişkili faktör – bakterinin biriktirilmesi, oksijene yönelim ve populasyon yoğunluğu- birlikte rol oynamakta ve toplu şekil oluşumunun dinamiğini kontrol etmektedir. Birçok ara aşamadan sonra, hayvan kümeleri sürü fazına geçmekte ve toplu bir şekilde bakteri üzerinde hareket etmektedir. Ek olarak, teorik modelimiz genetik farklılıklar ve oksijene olan duyarlıktan kaynaklanan davranış farklılıklarını da kapsamaktadır. Bütünüyle bizim çalışmamız birçok yeni fiziksel anlayış ve sinir hücrelerindeki duyarlılık, toplu dinamik ve şekil oluşumu arasındaki kompleks ilişkiyi araştırabileceğimiz yeni bir platform sunmaktadır. Many animals in their natural habitat exhibit collective motion and form complex patterns to tackle environmental difficulties. Several physical and biological factors, such as animal motility, population densities, and chemical cues, play significant roles in this process. However, very little is known about how sensory information interplays with all these factors and controls the dynamics of collective response and pattern formation. Here, we use a model organism, Caenorhabditis elegans, to study the direct relation between oxygen sensing, pattern formation, and the emergence of swarming in active worm aggregates. We find that when thousands of animals gather on food, bacteria-mediated decrease in oxygen levels slowed down the animals and triggers motility-induced phase separation. Three coupled factors—bacterial accumulation, aerotaxis, and population density—act together and control the dynamics of pattern formation. Through several intermediate stages, aggregates converge to a large-scale swarming phase and collectively move across the bacterial lawn. Additionally, our theoretical model captures behavioral differences resulting from the genetic variations and oxygen sensitivity. Altogether, our study provides many physical insights and a new platform for investigating the complex relationship between neural sensitivity, collective dynamics, and pattern formation. 90

Timokinonun, halk arasında çörek otu olarak bilinen Nigella sativa'nın etken maddesi olup birçok hastalıkta tedavi amaçlı kullanılabilir olduğu bilinmektedir. Timokinonun, anti-inflamatuar ve anti-diabetik olarak önemli etkilerinin olmasının yanı sıra çağımızın en önemli hastalıklarından sayılan kanser üzerinde de belirgin derecede anti-proliferatif ve sitotoksik etki göstermektedir. Sarkoma, lenfoma, karaciğer, akciğer, kolon, meme, glioma, pankreas kanserlerinde çalışılan timokinonun in vitro ve in vivo'da apoptotik etkisi farklı birçok deneyle gösterilmiştir. Ancak son yıllarda daha çok gündeme gelen ve tümör kitlesinde tedaviye direnç ve rekürrens sebebi sayılan kanser kök hücreleri üzerindeki etkisine dair henüz hiçbir çalışma yapılmamıştır. Projemizde beyin tümörü kök hücreleri üzerinde timokinonun etkisini incelemeyi hedefledik ve bu amaçla öncelikle beyin tümöründeki kök hücrelerin markırı olarak bilinen CD133 pozitif hücrelerin ayrılmasını sağladık ve bu işlemin doğruluğunu test ettik. Daha sonra elde edilen kök hücrelerin ve kök hücre olmayan kanser hücrelerinin üzerinde timokinonun etkisini inceledik. Timokinonun kök hücre olmayan kanser hücreleri üzerinde önemli derecede anti-proliferatif etkisi bulunurken, kanser kök hücreleri üzerinde ise anlamlı bir fark ile sitotoksik etkisi bulunmaktadır. Timokinonun diğer birçok kemoterapi ilacı gibi kanser kök hücreleri üzerinde etkisinin olmaması veya çok az etkisinin olması da bir olasılıktı. Bu çalışmadan sonra, kanser kök hücrelerini hedefleyen tedavilerde timokinon, doğrudan bir araç veya tedaviyi destekleyici doğal bir ürün olarak kullanılabilir. Anahtar kelimeler: timokinon, kanser kök hücresi, beyin tümörü, CD133 Thymoquinone, which is the active ingredient of Nigella sativa, commonly known as black cumin, has been used for therapeutic purposes in many diseases. Thymoquinone has not only anti-diabetic and anti-inflammatuar effects on several diseases but also anti-proliferative and cytotoxic effects on cancer, which has been known as the disease of this century. Apoptotic effects of thymoquinone on sarcoma, lymphoma, liver, lung, colon, breast, glioma, pancreas cancers have been demonstrated via in vitro and in vivo several experiments. However, its effect on cancer stem cells which causes resistance in tumor bulk and recurrence has not been known and there is not any research study about this topic yet. In this project, we aimed to investigate effects of thymoquinone on brain tumor stem cells and for this purpose, we sorted CD133, which is known as brain tumor stem cell marker, positive cells and then confirmed the reliability of this process. Then, we investigated the effect of thymoquinone on brain tumor stem cells and non-stem cells. Thymoquinone, which has anti-proliferative effects on non-cancer stem cells, also has important cytotoxic effects on cancer stem cells. It was a possibility that thymoquinone did not have any effect or less effect on cancer stem cells like many other chemotherapeutics. After this study, thymoquinone can be used as direct tool or supportive natural product for therapies targeting cancer stem cells.Keywords: thymoquinone, brain tumor, cancer stem cell, CD133 61

Many animals collectively form complex patterns to tackle environmental difficulties. Several biological and physical factors, such as animal motility, population densities, and chemical cues, play significant roles in this process. However, very little is known about how sensory information interplays with these factors and controls the dynamics of pattern formation. Here, we study the direct relation between oxygen sensing, pattern formation, and emergence of swarming in active Caenorhabditis elegans aggregates. We find that when thousands of animals gather on food, bacteria-mediated decrease in oxygen level slows down the animals and triggers motility-induced phase separation. Three coupled factors-bacterial accumulation, aerotaxis, and population density-act together and control the entire dynamics. Furthermore, we find that biofilm-forming bacterial lawns including Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa strongly alter the collective dynamics due to the limited diffusibility of bacteria. Additionally, our theoretical model captures behavioral differences resulting from genetic variations and oxygen sensitivity., Scientific and Technological Research Council of Turkey (TÜBİTAK); ESRC Research Centre on Micro-Social Change at the University of Essex; Turkish Academy of the Sciences (Turkish Academy of Sciences (TÜBA)-GEBIP grant); Science Academy (BAGEP grant); British Academy