Q Humma Hastalığına karşı aşı modeli oluşturulması amacıyla sentetik polimerlerin lipopolisakkaritlerle konjugatlarının geliştirilmesi ve yapılarının incelenmesi
Development and structure analysis of synthetic polymers and lipopolysaccharide conjugates to form a vaccine model for Q fever
Yazar: PELİN PELİT ARAYICI
Danışman: DOÇ. DR. SERAP DERMAN ; DOÇ. DR. MESUT KARAHAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Biyopolimerlerin lipopolisakkarit, protein, peptid ve diğer biyomoleküllerle komplekslerinin oluşturulması ve konjugasyonu tıp, eczacılık, biyoteknoloji ve biyomühendislik alanlarında uygulamalar için çeşitli yenilikler getirmektedir. Son zamanlarda polimer-biyomolekül kompleks ve konjugatları proteinlerin saflaştırılmasında, enzim kararlılığının arttırılmasında, yeni nesil aşı sistemleri ve tanı kitlerinin geliştirilmesinde, biyosensör üretimi, kontrollü ilaç salımı ve doku mühendisliği uygulamalarında kullanılmaktadırlar.
Q hummasının etiyolojik ajanı lipolisakkarit yapısındaki Coxiella burnetii'dir. Q humması tüm dünyada en sık görülen zoonotik hastalıklardan biridir. İnsanlarda meydana getireceği kalıcı enfeksiyonlar Q hummasının kronik formuna yol açabilir ve sıklıkla ölümcül olabilmektedir. Ancak bu hastalığa karşı sentetik aşı geliştirilmesine zemin hazırlayacak olan Polimer-Lipopolisakkarit kompleks ve konjugatları geliştirilmesi temelinde herhangi bir çalışma bulunmamaktadır.

Tez kapsamında hastalık etkeni olarak antijenik Coxiella burnetii lipopolisakkariti ve adjuvan olarak Poli(vinilpirolidon-ko-akrilikasid) ve polioksidonyum biyopolimerleri kullanılmıştır. Belirtilen biyopolimerler ve lipopolisakkarit kullanılarak, (1) fiziksel karışımla Polimer-lipopolisakkarit kompleksleri, (2) Bakır metal iyonu aracılığı ile 3'lü Polimer-Bakır-lipopolisakkarit kompleksleri ve (3) çapraz bağlayıcı aracılığı ile biyokonjugatlar oluşturulmuş ve karakterizasyonları gerçekleştirilmiştir.
Hazırlanan bu kompleks ve konjugatların Balb/c farelerde aşı adayı olarak değerlendirilmeleri ELISA metoduyla, oluşturdukları antikor seviyeleri saptanarak gerçekleştirilmiştir. Alınan en iyi antikor seviyesi oranındaki kompleks ve konjugatımızın aşı prototipi olarak tespiti yapılmıştır.
Tez sonucunda yeni tip aşı prototipi üretilemesi tezin önemli çıktılarından biri olmuştur. Gelecekte patent başvurusu yapılarak aşı ve/veya teşhis amaçlı bir kit olarak değerlendirilmesi için ileri çalışmalarının yapılması planlanmaktadır. Yapılan bu çalışmanın farklı hastalıklar için de üretilecek aşı ve tanı kitleri çalışmalarına alt yapı ve bilgi birikimi açısından büyük katkısı olacağını ve ülkemizin dışa bağımlılığını azaltmada yardımcı olacağını düşünmekteyiz.

Abstract:
Conjugation of biopolymers with lipopolysaccharides, peptides, proteins and other biomolecules is used in medicine, pharmaceuticals, biotechnology and bioengineering applications to bring various novelties. Polymer-biomolecule complexes and conjugates recently have been used in protein purification, increasing enzyme stability, drug release systems, new generation vaccine systems, diagnostic kits, production of biosensors, controlled drug release, tissue engineering.
Coxiella burnetii is the etiologic agent of Q fever. This lipopolysaccharide is the most widespread rickettsia sourced zoonotic disease. Permanent infections in humans can cause chronic form of Q fever to arise, endocarditis induced with Coxiella burnetii often results fatally. However, there are no studies to form a ground for development of synthetic vaccines for this illness using polymer-lipopolysaccharide complexes and conjugates.
Within the scope of the thesis, antigenic Coxiella burnetii lipopolysaccharide as a disease agent and Poly (vinylpyrrolidone-co-acrylic acid) and polyoxidonium biopolymers were used as an adjuvant. By using the specified biopolymers and lipopolysaccharide, (1) Polymer-lipopolysaccharide complexes with physical mixture, (2) Polymer-Copper-lipopolysaccharide complexes via copper metal ion and (3) bioconjugates were formed by means of crosslinker and their characterization was performed.
These complexes and conjugates were injected into Balb/c mice and antibody levels were determined by ELISA method. We have determined that the best antibody level ratio of the complex and conjugate is the vaccine prototype.
New types of vaccine prototypes were produced with the outputs obtained from the thesis. It is planned to commercialize it as a vaccine and diagnostic kit with its patents in the future. We think that this study will be a great contribution to the construction of vaccines and diagnostic kits to be produced for different diseases and will eliminate the foreign dependency of our country.