Allojenik mezenkimal kök hücre eksozomlarının üç boyutlu mikroakışkan proksimal tübül platformundaki iskemik akut böbrek hasarında terapötik etkilerinin değerlendirilmesi
The assessment of the therapeutic effects of allogeneic human mesenchymal stem cell exosomes on ischemic acute kidney injury model constituting three dimensional microfluidic proximal tubule-on-a-chip platform
Yazar: SEFA BURAK ÇAM
Danışman: PROF. DR. PETEK KORKUSUZ
Hacettepe Üniversitesi / Tıp Fakültesi / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Tıpta Uzmanlık, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology ; Nefroloji = Nephrology
Dizin: Akut böbrek hasarı = Acute kidney injury ; Böbrek tübülleri = Kidney tubules ; Böbrek tübülleri-proksimal = Kidney tubules-proximal ; Eksozomlar = Exosomes ; Kök hücreler = Stem cells ; İskemi = Ischemia

Özet:
Sefa Burak Çam, Allojenik Mezenkimal Kök Hücre Eksozomlarının Üç Boyutlu Mikroakışkan Proksimal Tübül Platformundaki İskemik Akut Böbrek Hasarında Terapötik Etkilerinin Değerlendirilmesi, Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Histoloji ve Embriyoloji Tıpta Uzmanlık Tezi, Ankara, 2022. Yüksek kronikleşme riski ve mortaliteli iskemik akut böbrek hasarında (ABH) hücresel tedavilerin kliniğe aktarılabilmesi için gerçek zamanlı kişiselleştirilmiş modeller gerekmektedir. İnsan kemik iliği mezenkimal kök hücre (Kİ-MKH) eksozomlarının hipoksik proksimal tübül epiteli (PTE) hasarındaki terapötik etkinliği üç boyutlu (3B) dinamik mikroakışkan platformunda ortaya konabilir. Akut hipoksik mikroakışkan düzeneğindeki insan PTE hücrelerinde, ZO-1 ve asetillenmiş α-tübülin immünreaktivitesi, dekstran geçirgenliği, proliferasyon hızı, BNIP3, HO-1, HIF1α, GLUT1 ve GLUT2 gen ifadesi ölçülmüş; proliferatif tedavi penceresi belirlenen insan Kİ-MKH eksozomlarının ED50'de hipoksik hasardaki etkinliği 3B mikroakışkan platformuna uygulanarak değerlendirilmiştir. Mikroakışkan yongası akut hipoksiye bağlı PTE hasarı için optimize edilmiş; karakterize allojenik Kİ-MKH eksozomlarının gerçek zamanlı tedavi penceresi 172.582 µg/ml ve 0-26 saat olarak belirlenmiş; eksozomlar ED50'de mikroakışkan yongasında 24. saatte akut hipokside bozulan bariyer bütünlüğünü düzeltmiş, ZO-1 işaretlenmesini arttırmış, PTE hücrelerini çoğaltmış, BNIP3 ifadesini azaltmış; HO-1, HIF1α, GLUT1 ve GLUT2 ifadelerini artırmıştır. Tez kapsamında optimize edilen hipoksik 3B mikroakışkan PTE platformunda allojenik Kİ-MKH eksozomlarının tedavi penceresindeki etkinliği yapı ve işlev açısından ortaya konmuştur. Yeni ex vivo sistem, nefroloji kliniğinde uygulanacak kişiselleştirilmiş teragnostik adayları doğruladığı için önemlidir.

Abstract:
Cam SB, The Assessment Of The Therapeutic Effects of Allogeneic Human Mesenchymal Stem Cell Exosomes on Ischemic Acute Kidney Injury Model Constituting Three Dimensional Microfluidic Proximal Tubule-On-A-Chip Platform, Hacettepe University Faculty of Medicine Department of Histology and Embryology Residency Thesis, Ankara, 2022. Ischemic acute kidney injury (AKI) with high chronicity risk and mortality requires real-time personalized models to transfer cellular therapies to the clinic. The therapeutic efficacy of human bone marrow mesenchymal stem cell (BM-MSC) exosomes in hypoxic proximal tubule epithelium (PTE) injury can be demonstrated in a three-dimensional (3D) dynamic microfluidic platform. ZO-1 and acetylated α-tubulin immunoreactivity, dextran permeability, cell proliferation rate, BNIP3, HO-1, HIF1α, GLUT1 and GLUT2 gene expressions were evaluated in human PTE cells in acute hypoxic microfluidic setup; The efficacy of human BM-MSC exosomes, whose proliferative treatment window was determined, in hypoxic damage at ED50 was evaluated by applying them on the optimized 3D microfluidic platform. Microfluidic chip setup was optimized for acute hypoxia-induced PTE injury. The real-time treatment window of characterized allogeneic BM-MSC exosomes was determined as 172.582 µg/ml and 0-26 hours; exosomes at ED50 alleviated the acute hypoxic PTE injury by correcting the barrier integrity, increasing ZO-1 immunolabeling, increasing PTE cell numbers, decreasing BNIP3 expression; increasing HO-1, HIF1α, GLUT1 and GLUT2 expressions at 24 hours in the microfluidic chip. In the hypoxic 3D microfluidic PTE platform optimized within the scope of the thesis, the efficacy of allogeneic BM-MSC exosomes in the treatment window was demonstrated in terms of structure and function. The new ex vivo system is important as it validates personalized therapeutic candidates to be applied in the nephrology clinic.