1-1-3 پاتوفیزیولوژی سرطان………………………………… 3
1-1-4 تئوری پیدایش سرطان………………………………… 3
1-1-5 درجه‌بندی و مرحله‌بندی تومورها……………………………….. 4
1-2 درمان سرطان………………………………… 6
1-3 اپیدمیولوژی سرطان………………………………… 7
1-4 الگوهای رشد و تکثیر غیرطبیعی…………………………………. 8
1-4-1 الگوهای رشد غیرسرطانی…………………………………. 8
1-4-2 الگوهای رشد سرطانی…………………………………. 9
1-5 راه­های گسترش نئوپلاسم………………………………… 9
1-5-1 تهاجم………………………………… 9
1-5-2 متاستاز……………………………….. 10
1-6 کارسینوژن………………………………… 11
1-6-1 اکسیداسیون………………………………… 12
1-6-2 آنتی اکسیدان‌ها……………………………….. 13
1-7 شیمی درمانی…………………………………. 13
1-7-1 انواع شیمی درمانی…………………………………. 15
1-7-2 اصول شیمی درمانی…………………………………. 15
1-7-3 اهداف شیمی درمانی…………………………………. 16
1-7-4 اهداف اصلی شیمی درمانی…………………………………. 17
1-7-5 نحوه‌ی اجرای شیمی درمانی…………………………………. 17
1-7-6 عوارض ناشی از شیمی درمانی…………………………………. 17
1-8 کمپلکس‌‌های پایه فلزی…………………………………. 18
1-8-1 تیتانیم………………………………… 18
1-8-2 گالیم………………………………… 23
1-8-3 قلع………………………………… 27
فصل 2: بخش آزمایشگاهی‌
2-1 دستگاه‌های مورد استفاده……………………………….. 32
2-2 مواد مورد استفاده……………………………….. 32
2-3 سنتز ترکیبات مورد مطالعه………………………………… 33
2-3-1 سنتزکمپلکس [تریس (3-هیدروکسی-2-متیل–4-هیدروژن-پیران–4- اوناتو) گالیم (III)] (1)………33
2-3-2 سنتزکمپلکس [تریس (3-هیدروکسی-1و2–دی­متیل-4-پیریدینوناتو) گالیم (III)] (2)……………34
2-3-3 سنتزکمپلکس [بیس (3-هیدروکسی-2-متیل-4­­-هیدروژن-پیران–4 – اوناتو) قلع (II)] (3)……..34
2-3-4 سنتزکمپلکس [بیس(3-هیدروکسی-1و2–دی­متیل-پیریدین-4- اون) قلع (II)] (4)…………….34
2-3-5 سنتز کمپلکس [تتراکیس (دی آکسو-بیس (3-هیدروکسی-2-متیل–4-هیدروژن-پیران‌4- اوناتو)) تیتانیم (IV)] (5)………35
2-4 رده‌های سلولی و محیط کشت سلول………………………………… 35
2-4-1 محیط کشت…………………………………. 36
2-4-2 نگهداری و کشت سلول‌ها……………………………….. 36
2-4-2-1 پاساژ دادن سلول‌ها ………………………………..36
2-4-2-2 فریز کردن سلول‌ها……………………………….. 37
2-4-2-3 دفریز کردن سلول‌ها……………………………….. 37
2-4-2-4 انتخاب و جایگذاری سلول‌های سرطانی مختلف در پلیت………38
2-5 بررسی اثرات سمیت سلولی به روش MTT………………..
2-5-1 اندازه‌گیری IC_{50………………………………..}
2-6 ارزیابی آپوپتوز برای کمپلکس بوسیله‌ی فلوسایتومتری……………41
فصل3: نتایج و بحث
3-1 مقدمه………………………………… 44
3-2 شناسایی کمپلکس (1)……………………………….. 45
3-2-1 داده‌های تجزیه‌ی عنصری کمپلکس (1)……………………………….. 46
3-2-2 بررسی طیف زیر قرمز کمپلکس (1)……………………………….. 46
3-2-3 بررسی ساختار کریستالی کمپلکس (1) با پراش پرتوی X……………
3-2-4 بررسی اثرات بیولوژیكی كمپلكس (1)……………………………….. 47
3-2-5 تعیین دوز مهاری (IC₅₀) كمپلكس (1) بر روی رده‌های سلول سرطانی به روش MTT………..
3-2-6 نتایج حاصل از بررسی آپوپتوز برای کمپلکس (1) بوسیله‌ی آزمون فلوسایتومتری…………..48
3-3 شناسایی کمپلکس (2)……………………………….. 50
3-3-1 داده‌های تجزیه‌ی عنصری کمپلکس (2)……………………………….. 50
3-3-2 بررسی طیف زیر قرمز کمپلکس (2)……………………………….. 50
3-3-3 بررسی ساختار کریستالی کمپلکس (2) با پراش پرتوی X………….
3-3-4 بررسی اثرات بیولوژیكی كمپلكس (2) ………………………………..51
3-3-5 تعیین دوز مهاری (IC₅₀) كمپلكس (2) بر روی رده‌های سلول سرطانی به روش MTT……….
3-3-6 نتایج حاصل از بررسی آپوپتوز برای کمپلکس (2) بوسیله‌ی آزمون فلوسایتومتری…………..53
3-4 شناسایی کمپلکس (3)……………………………….. 54
3-4-1 داده‌های تجزیه‌ی عنصری کمپلکس (3)……………………………….. 54
3-4-2 بررسی طیف زیر قرمز کمپلکس (3)……………………………….. 55
3-4-3 بررسی ساختار کریستالی کمپلکس (3) با پراش پرتوی X……………..
3-4-4 بررسی اثرات بیولوژیكی كمپلكس (3)……………………………….. 56
3-4-5 تعیین دوز مهاری (IC₅₀) كمپلكس (3) بر روی رده‌های سلول سرطانی به روش MTT………….
3-4-6 نتایج حاصل از بررسی آپوپتوز برای کمپلکس (3) بوسیله‌ی آزمون فلوسایتومتری……………. 57
3-5 شناسایی کمپلکس (4) ………………………………..59
3-5-1 داده‌های تجزیه‌ی عنصری کمپلکس (4) ………………………………..59
3-5-2 بررسی طیف زیر قرمز کمپلکس (4) ………………………………..59
3-5-3 بررسی اثرات بیولوژیكی كمپلكس (4)……………………………….. 60
3-5-4 تعیین دوز مهاری (IC₅₀) كمپلكس (4) بر روی رده‌های سلول سرطانی به روش MTT………….
3-5-5 نتایج حاصل از بررسی آپوپتوز برای کمپلکس (4) بوسیله‌ی آزمون فلوسایتومتری…………… 62
3-6 شناسایی کمپلکس (5)……………………………….. 63
3-6-1 داده­های تجزیه عنصری کمپلکس (5)……………………………….. 64
3-6-2 بررسی طیف زیر قرمز کمپلکس (5)……………………………….. 64
3-6-3 بررسی ساختار کریستالی کمپلکس (5) با پراش پرتوی X………………
3-6-4 بررسی اثرات بیولوژیكی كمپلكس (5)……………………………….. 65
3-6-5 تعیین دوز مهاری (IC₅₀) كمپلكس (5) بر روی رده‌های سلول سرطانی به روش MTT………….
 فصل4: بحث و نتیجه‌گیری
4-1 نتیجه‌گیری………………………………… 68
مراجع ………………………………..71
پیوست‌ها
پیوست 1………………………………… 76
پیوست 2………………………………… 78
پیوست 3………………………………… 80
پیوست 4……………………………….82
پیوست 5………………………………… 84
چکیده:
سرطان كه همچنین با نام­های تومور بدخیم یا نئوپلاسم بدخیم نیز یاد می­شود، گروهی از بیماری­ها را گویند كه شامل رشد غیرطبیعی سلول­ها با قابلیت هجوم و پخش­شدن به سایر قسمت­های بدن می­باشند. راه­­های بسیاری به منظور درمان سرطان وجود دارد، كه از جمله می­توان به جراحی، شیمی­درمانی، پرتو­درمانی، هورمون­درمانی، درمان هدفمند و مراقبت تسکینی اشاره نمود. اینكه کدام درمان استفاده می­شود بستگی به نوع، محل و درجه سرطان و همچنین به میزان سلامتی و خواسته­های فرد، بستگی دارد. داروهای ضدسرطان پایه ­فلزی جزء ترکیباتی هستند که می­توانند کاندیدهای مناسبی برای شیمی درمانی باشند. مطالعات قبلی نشان می­دهند که این تركیبات عوامل قدرتمندی در القاء آپوپتوز در برابر رده­های سلولی مختلف می­باشند.
در این مطالعه، اثرات كمپلكس­هایی از گالیم، قلع و تیتانیم که خود این فلزات به تنهایی خاصیت بیولوژیکی دارند و همچنین لیگاندهای انتخاب شده در این پایان نامه یعنی مالتول و دفریپرون نیز که ترکیباتی طبیعی و خوراکی هستند و خود به تنهایی خاصیت ضد سرطانی دارند،  روی تكثیر رده­های سلولیHeLa  (کارسینومای تخمدان انسانی)، MCF-7 (سرطان سینه انسانی)، HT-29 (سرطان روده بزرگ انسان)، K-562 (سرطان سلول‌های میلوییدی خون انسان) و Neuro-2a (نوروبلاستوما موشی) با آزمون MTT در مقایسه با سیس­ پلاتین به­عنوان استاندارد، مورد بررسی قرارگرفت. همچنین به­منظور اینكه مطالعه­ كنیم به­ چه شكلی كمپلكس مورد نظر، مرگ سلولی (نكروز یا آپوپتوز) ایجاد می­كند، مطالعات فلوسایتومتری بر روی این تركیبات صورت گرفت.
فصل اول: داروهای ضدسرطان پایه فلزی گالیم، قلع و تیتانیم
1-1- سرطان
واژه سرطان برای اولین بار برای توصیف بیش از 100 نوع بیماری که در آن­ها سلول­ها بدون محدودیت تکثیر پیدا کرده و یا باعث تخریب بافت­های سالم می­شدند، استفاده شد. در حال حاضر سرطان تنها به آن دسته از توده­های سلولی که خصوصیات بدخیمی را دارند، اطلاق می­شود. انتخاب کلمه­ی سرطان که در معنای لاتین به معنی خرچنگ است برای این دسته از بیماری­ها که به نقاط مختلف بدن دست اندازی می­کنند، به جهت شباهت به پاهای خرچنگ به کار رفته است.

امروزه سرطان یکی از مهم­ترین معضلات سلامتی در سرتاسر دنیا به حساب می­آید. براساس آمار ارائه شده از طرف سازمان بهداشت جهانی در سال 2005 از کل 58 میلیون مرگ در سرتاسر دنیا، 7/6 میلیون (13%) آن­ها بعلت سرطان بوده­است. در کشور ما ابتلا به سرطان بعد از بیماری­های قلبی و عروقی و حوادث سومین علت مرگ و میر می­باشد. بر اساس آمار کد­بندی ارائه شده از طرف سازمان بهداشت جهانی در سال 1384 (2005 میلادی) کل مرگ­های ناشی از سرطان در ایران 47 هزار مورد، معادل 8/11 درصد کل مرگ و میر بوده­ است و تخمین زده شده تا سال 2030، 4/13 درصد موارد مرگ و میر در ایران به علت ابتلا به سرطان می­باشد. برای توضیح پاتوفیزیولوژی سرطان لازم است ابتدا به توضیح خصوصیات سلول طبیعی و سلول غیرطبیعی پرداخت [1].
1-1-1- خصوصیات سلول طبیعی
همه­ی بافت­های بدن حاوی تعداد زیادی سلول­های بالغ با شکل و اندازه یکسان و مشابه هستند. هر سلول بالغ طبیعی دارای یک هسته که حاوی کروموزوم­های سالم است، می­باشد. هر کروموزوم متشکل از پروتئین­هایی به نام DNA است که تشکیل RNA یا اسید ریبونوکلئیک را کنترل می­کند.  RNAمسئول تنظیم رشد و عملکرد سلولی است. رشد و تقسیم سلولی تابع یک فرایند منظم و دقیق به نام سیکل سلولی است. در واقع سیکل سلولی شامل مراحل متوالی می­باشد که در طی آن یک سلول مادر به دو سلول دختر تقسیم می­گردد [1]. این مراحل به ترتیب عبارتند از:
1- مرحله­ G₁ که در آن سنتز پروتئین­های لازم برای ساخت RNA آغاز می­شود.
2- مرحله S یا سنتز که فاز ساخت  DNAو کروموزوم­های سلولی است.
3- مرحله­ G₂ که در این فاز پروتئین­های اضافی و سنتز RNA صورت می­گیرد و دوک میتوزی تشکیل می‌گردد.
4- مرحله­ M یا میتوز که زمان تقسیم واقعی سلول به دو سلول دختر است. انتهای این مرحله جدا شدن کامل دو دسته کروموزوم جدید و تشکیل یک غشای هسته­ای جدید در اطراف هر هسته از کروموزوم­ها و تولید دو سلول مجزاست.
5- مرحله­ G₀ یا استراحت که در آن سلول زنده است و تمامی فعالیت­های حیاتی خود را انجام می­دهد.
2-1-1- خصوصیات سلول غیرطبیعی
هرگونه اختلال در ویژگی­های مشترک سلول­های طبیعی باعث به وجود آمدن یک سلول غیرطبیعی می­گردد. سلول غیرطبیعی در صورتی­که زنده بماند و بتواند به رشد و تکثیر خود ادامه دهد منجر به وقوع بیماری سرطان می‌شود. به عبارت دیگر سلول­های سرطانی با خصوصیات غیرطبیعی که دارند دائماً در فرایند تقسیم سلولی هستند که این امر به دو دلیل است:
عدم پاسخ دهی به سیگنال­های توقف تکثیر سلولی و عدم پاسخ دهی به سیگنال­های مسبب مرگ سلولی. به ­طور معمول همه­ی سلول­های سرطانی دارای هسته بزرگ بوده و شکل نامنظم و چند شکلی دارند. هستک­ها نیز که در درون هسته جای دارند و جایگاه اسید ریبونوکلئیک (RNA) می­باشند، بزرگ­تر و فراوان­تر هستند. وجود ناهنجاری­های کروموزومی از قبیل جابه­جایی کروموزوم­ها، اضافه بودن کروموزوم­ها و شکسته بودن کروموزوم­ها یافته­های معمول و رایجی در سلول­های غیرطبیعی می­باشند. سرعت تقسیم سلولی در سلول­های سرطانی بالا بوده و به همین علت نیاز این سلول­ها به گلوکز و اکسیژن بیشتر است.
 فقدان توانایی ترمیم ضایعات به­ وجود آمده در DNA و عدم پاسخگویی به سیگنال­های طبیعی کنترل­کننده رشد سلولی از دیگر خصوصیات سلول­های سرطانی است. همچنین غشای سلول­های سرطانی حاوی آنتی ­ژن­هایی موسوم به آنتی­ ژن­های اختصاصی تومور هستند، ضمناً چسبندگی غشای سلول­های غیرطبیعی به دلیل کم بودن فیبرونکتین یا سیمان سلولی، کمتر از سلول­های طبیعی بوده و به همین دلیل این سلول­ها از انسجام بافتی کمتری برخوردار خواهند بود و قابلیت جدا شدن از بافت و حرکت در بدن را دارند.
3-1-1- پاتوفیزیولوژی سرطان
سرآغاز شروع بیماری سرطان، وقوع یک جهش ژنی در DNA سلول می­باشد. اگر سلول غیرطبیعی ایجاد شده در اثر مکانیزم­های طبیعی مرگ سلولی، از بین نرفته و از مکانیزم­های سیستم ایمنی بدن نیز در امان بماند شروع به رشد و تکثیر کرده و کلونی تشکیل می­دهد. کلونی سلولی تشکیل شده بدون توجه به پیام­ها و سیگنال­های طبیعی تنظیم کننده رشد در محیط اطراف سلول به رشد و تکثیر خود ادامه می­دهد و به تدریج ویژگی­های بد­­­خیمی در سلول پدیدار می­گردد. با وقوع ویژگی­های بدخیمی، سلول­ها توانایی نفوذ به عروق خونی و لنفی را پیدا کرده و از این طریق در بدن منتشر شده و سایر ارگان­ها را نیز مبتلا می­کنند [2]. 
4-1-1- تئوری پیدایش سرطان
کارسینوژنز یک فرایند چند مرحله­ای است که در آن سلول­های طبیعی به سلول­های سرطانی تغییر شکل می­یابند. این مراحل عبارتند از:
1- آغاز: در این مرحله به علت تماس مستقیم سلول با یک عامل سرطان­­زا، یک جهش ژنی ساده در سلول طبیعی اتفاق می­افتد.
2- ارتقاء: تماس مجدد سلول با عوامل سرطان­زای ارتقاء دهنده، می­توانند منجر به تظاهر موتاسیون در اطلاعات ژنتیکی سلول، حتی مدت­ها بعد از یک وقفه طولانی گردد. در این مرحله با تظاهرات ژنتیکی اتفاق افتاده سلول به سمت تغییرات بد­خیمی پیش رفته و شروع به تکثیر بی­اندازه می­کند.
3- پیشرفت: در این فاز سلول­های تغییر شکل یافته در فاز اول و دوم بیشتر خصوصیات بد­خیمی پیدا کرده و رشد جمعیت سلولی با فنوتیپ بد­خیمی ادامه یافته، سلول­ها تمایل به تهاجم و متاستاز به سایر بافت­ها را پیدا می­کنند.
در حالت عادی ژن­هایی موسوم به انکوژن در سلول وجود دارند که مسئول کنترل فرایند رشد و تکثیر سلولی هستند، به عبارت دیگر به عنوان کلید روشن و خاموش در تکثیر سلولی عمل می­کنند. انکوژن­ها خود به دو دسته تقسیم می­گردند:
پرتوانکوژن­ها: پروتئینی از DNA که تکثیر سلول­ها تحت کنترل آن­ها انجام می­شود (کلید روشن).
آنتی انکوژن­ها یا ژن­های سرکوبگر تومور: پروتئینی از DNA که تقسیم غیرضروری سلول­ها را متوقف می­کند (کلید خاموش). آنتی انکوژن­ها قادرند هرگونه تغییرات سلولی در DNA را ترمیم کرده و یا از طریق فرایند مرگ سلولی منجر به مرگ برنامه­ریزی شده سلولی گردند. لذا نتیجه هر گونه اختلال در فعالیت انکوژن­ها، رشد و تکثیر غیرضروری و بدون کنترل سلول می­باشد که همان فرایند بدخیمی یا نئوپلازی است. به عنوان نمونه در بسیاری از سرطان­ها ژنی به نام P53 که یک ژن سرکوبگر تومور است دچار جهش گردیده و بنابراین توانایی انجام مسئولیت خود را که ترمیم یا مرگ بعد از صدمه DNA و به­ عبارتی متوقف کردن تکثیر سلولی است، از دست می­دهد. در این وضعیت سلول غیرطبیعی بدون هیچ کنترلی قادر است به رشد و تکثیر سلولی خود ادامه داده و یک بدخیمی را باعث گردد.
5-1-1- درجه ­بندی و مرحله ­بندی تومورها
زمانی که تشخیص سرطان از طریق انجام تست­های تشخیصی رایج و پاتولوژی، قطعی گردید برای شروع درمان نیاز به تعیین درجه و مرحله­ی بدخیمی می­باشد تا به این ترتیب اطلاعات پایه برای ارزیابی نتایج درمان و ادامه یک روند ثابت و سیستماتیک حاصل آید. انتخاب روش­های درمانی و پیش آگهی درمانی نیز بر مبنای درجه­بندی و مرحله‌بندی تومور تعیین می­گردد. درجه­بندی عبارت است از تعیین درجه­ی بدخیمی که براساس آزمایش میکروسکوپی بافت انجام می­شود. به عبارت دیگر تقسیم­بندی تومور براساس میزان تمایز بافتی و تشابه سلول­های غیرطبیعی به بافت منشاء است. هر چه تمایز سلولی کم­تر و سلول­ها غیر مشابه­تر نسبت به بافت منشاء باشند، درجه­ی بالاتری خواهند داشت.
مرحله­ بندی یعنی تقسیم­بندی تومور از نظر ماکروسکوپی و نیز براساس میزان متاستاز و گسترش آن در بدن می­باشد [2]. هر چه تومور از بافت مرجع بیشتر گسترش یابد و به قسمت­های دیگر بیشتر دست­اندازی کند، در مرحله­ی بالاتری خواهد بود (جدول1-1). درجه­بندی تومورها براساس یک سیستم ثابت و یکسان، در تعیین برنامه­ی درمان و پیش آگهی بیماری کمک­کننده است. یکی از سیستم­بندی­های شایع در درجه­بندی تومورها، سیستم TNM است که در آن T = Tumor نمایانگر وسعت تومور اولیه، N = Nodes نشانه­ی درگیری غدد لنفاوی و  M = Metastasis بیان کننده میزان متاستاز تومور سرطان­هایی چون خون، ملانوما و سرطان­های سیستم عصبی می­باشد و برای سرطان­های دیگر از سیستم­های طبقه­بندی دیگری استفاده می­کنند که توضیح آن خارج از حوصله­ی این بحث می­باشد (جدول 1-2).