Nörodejeneratif hastalıklarda eksozom temelli tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesi
Development of exosome-based therapy approaches for neurodegenerative diseases
Yazar: BURÇAK YAVUZ
Danışman: DOÇ. DR. EMRAH ŞEFİK ABAMOR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik ve Bilimleri Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Biyomalzemeler = Biomaterials ; Dopamin = Dopamine ; Eksozomlar = Exosomes ; Kültür ortamı = Culture media ; Nanobiyoteknoloji = Nanobiotechnology ; Parkinson hastalığı = Parkinson disease ; Tedavi = Treatment ; İlaç taşıyıcılar = Drug carriers

Özet:
Nörodejeneratif hastalıklar; merkezi sinir sisteminde yer alan nöronların yapısal veya fonksiyonel olarak işlev kayıpları ve kalıcı hasarları sonucunda ortaya çıkmaktadır. Günümüzde Alzheimer hastalığından sonra en sık görülen nörodejeneratif hastalık Parkinson hastalığıdır. 200 yıl önce tanısı koyulan bu hastalığın halen daha tedavisi bulunmamaktadır. Klinikte uygulanan tedaviler ise; destekleyici tedavinin ötesine geçememiş olup, sadece hastanın günlük yaşam kalitesini arttırma amacı taşımaktadır. Tedavisinin önündeki en büyük etmenler ise, geliştirilen formülasyonların kan beyin bariyerini geçemesi (KBB) ve rejenerasyonun sınırlı olması yatmaktadır. Bu yüzden Parkinson hastalığının tedavisinde kullanılmak özellikle KBB'ni geçebilen yeni nesil tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesine büyük bir ihtiyaç duyulmaktadır. 
Bu tez çalışmasında; biyoaktif molekül olan eksozomlara dopamine yüklemesi yapılarak elde edilen formülasyonun Parkinson hastalığının tedavisinde kullanılmak alternatij tedavi yönteminin geliştirilmesi amaçlanmıştır.  
Buna göre; Wharton jelly kök hücrelerinden(WJ-MKH'ler) eksozomlar izole edilenmiş ve daha sonra inkübasyon yöntemi ile dopamin yüklemesi yapılmıştır. Elde edilen formülasyonda dopamin varlığı HPLC ile araştırılırken, yükleme kapasitesi ve in vitro salım çalışması da yapılmıştır. Dopamin yüklü eksozomlar farklı konsantrasyonlarında sitotoksisite araştırılmıştır. Çalışmanın tamamlanan bu kısmının ardından, dopaminerjik nöroblastoma hücre hattı (SH-SY5Y) ile 2 Boyutlu (2B) ve 3 boyutlu (3B) kültür ortamı oluşturulmuş ve bu kültür ortamları 6-Hidroksidopamin (6-OHDA) ile Parkinson modeline indüklenmiştir. Parkinson modelinin in vitro koşullarda oluşturulduktan sonra, dopamin yüklü eksozomlar uygulanarak terapötik etkinlik Canlı& Ölü (Live&Dead) analizi belirlenmiştir. Canlı&Ölü test analiz görüntüleri eğitilebilir Weka Programı ile işlenerek görüntü analizleri tamamlanmıştır. Bu analizlere ek terapötik etkinlik immnün boyama yöntemi ile de araştırılmıştır. Bu arada nöron belirteci olarak bilinen Beta Tubulin-III (β-Tubuluin) ekspresyon seviyesi incelenmiştir. 
Sonuçlara göre; ilk defa, WJ-MKH'lerinden izole edilen eksozomlara dopamin yüklemesi başarıyla yapılmış olup formülasyon içeriğinde dopamin varlığı tespit edilmiştir. Ayrıca Parkinson hastalık modeline indüklenen 2B ve 3B kültür ortamlarıdaki nöroprotektif etkisi kanıtlanmıştır. Buna göre eksozom temelli tedavi yaklaşımı Parkinson tedavisinde umut verici bir yaklaşım olarak değerlendirileceğini öngörmekteyiz.

Abstract:
Neurodegenerative diseases; It occurs as a result of structural or functional loss of function and permanent damage of neurons in the central nervous system.  Today, Parkinson's disease is the most common neurodegenerative disease after Alzheimer's disease. Although the mortality rate is low in Parkinson's disease(PD), which is known to be important factors, especially age and genetic predisposition, it is possible to come across patients who have this disease and struggle to survive for 20 years in the clinic. Diagnosed 200 years ago, this disease still has no cure. The treatments applied in the clinic are; It has not gone beyond supportive treatment, and it only aims to increase the patient's quality of daily life. The most important factors in front of its treatment are that the developed formulations cannot pass the blood-brain barrier (BBB) and neuronal regeneration is limited. Therefore, there is a great need for the development of new generation treatment approaches that can be used in the treatment of Parkinson's disease, especially those that can surpass BBB.
In this thesis study; It is aimed to develop an alternative treatment method for the use of the formulation obtained by loading dopamine into exosomes, which is a bioactive molecule, in the treatment of Parkinson's disease. According to this; Exosomes from Wharton jelly stem cells (WJ-MSCs) were loaded with dopamine by the incubation method. With this method, dopamine loading into exosomes has been successfully completed. Then 2-Dimensional (2D) and 3-dimensional (3D) culture medium were created with the dopaminergic neuroblastoma cell line (SH-SY5Y), and these culture medium were induced to Parkinson's model. The therapeutic efficacy was investigated by Live&Dead analysis, processing these analysis images in the trainable Weka Program program and finally by immunostaining method. According to the results; The neuroprotective effect of dopamine-loaded exosomes has been proven in 2D and 3D culture medium induced in the PD model. Accordingly, we predict that exosome-based treatment methods will be considered as a promising approach in the treatment of Parkinson's.