Pankreas adacık hücrelerinin canlılığının korunması için kimyasal yöntemlerin geliştirilmesi
The development of chemical methods to protect the viability of pancreas islet cell
Yazar: SERCAN MERCAN
Danışman: DOÇ. DR. FATMA ARSLAN
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Tip 1 şeker hastalığının tedavisinde pankreas adacık hücre nakli, bağışıklık sistemi baskılayıcı ilaçların kullanımı şartı ile başarılı bir tedavi yöntemidir. Uzun süre bağışıklık sistemi baskılayıcı ilaçlarının kullanılmasının ciddi yan etkileri bulunmaktadır. Adacık hücrelerinin, bağışıklık sistemi tarafından tanınmasını ve sitokin saldırısını engellemek, hem bu ilaçların kullanımını ortadan kaldıracak hem de naklin başarısını arttıracak etmenlerdendir. Bu çalışmada, bağışıklık sistemi saldırılarından adacık hücrelerini korumak için adacık hücrelerinin yüzeyi biyouyumlu polimer olan poli-L-Glutamik asit (PLGA) ve türevleri ile modifiye edildi. Sentezlenen bütün polimerlerin yapıları 1H-NMR ve FT-IR ile aydınlatıldı. PLGA‟nın serbest karboksilik asit grubu N-hidroksisüksinimit (NHS) kimyasalı ile aktifleştirildi. Aktifleştirilen PLGA ile adacık hücre yüzeyindeki amin grupları arasında kovalent bağ oluşturuldu ve adacık hücre yüzeyi modifiye edildi. Yüzey modifikasyonu işleminin adacık hücre canlılığı, fonksiyonelliği ve endoplazmik retikulum stresi üzerine olumsuz bir etkisi olmadığı gözlendi. NHS türevi bileşilerinin suda geç çözülme problemini aşmak için N-hidroksisülfosüksinimit (sülfo-NHS) kimyasalı kullanıldı. Sülfo-NHS ile aktifleştirilen PLGA kullanılarak adacık hücrelerinin yüzey modifikasyonu işlemi gerçekleşti. Yüzey modifikasyonu gerçekleşen adacıklar sitokin karışımı içeren besiyeri ile 48 saat kültüre edildi. Adacık hücrelerinin % canlılıkları değerlendirildiğinde PLGA ile yüzeyi modifiye edilen adacık hücrelerinin canlılığının kontrol grubundan % 12 daha fazla olduğu gözlendi (p<0.001). Yüzey modifikasyonu işleminin gerçekleştiğini floresan grubu bağlanarak sentezlenen PLGA ile ispatlandı. Hücre yüzeyindeki tabaka kalınlığını streptavidin-biyotin etkileşimi ile arttırmanın yüzey modifikasyonu işleminde etkinliği biyositin grubu bağlanarak sentezlenen PLGA ile araştırıldı. Bu etkileşimin adacık hücre fonksiyonelliği olan insülin salınımı üzerine olumsuz etkisinin olduğu gözlendi. Çalışmanın in-vivo başarısını değerlendirmek için yüzeyi PLGA-sülfo-NHS ile muamele edilen sıçan adacık hücreleri farelerin böbrek kapsülü altına nakil edildi. Kontrol grubunda 11 günlük in-vivo başarı gözlenirken PLGA grubunda 17 günlük başarı gözlendi.

Abstract:
Pancreatic islet cell transplantation is a considerable successful treatment method for the treatment of type 1 diabetes with the usage of immune suppressing drugs. However, there are serious side effects of prolonged use of immune suppressing drugs. To prevent the recognition of islet cells by the immune system and to prevent the cytokines attack are the factors, which will both eliminate the use of these drugs and also increase the success of the transplantation. In this study, the surface of islet cells are modified with poly-L-glutamic acid (PLGA), a biocompatible polymer and its derivatives, to protect the islet cells from the immune system attack. The structure of all synthesized polymers was clarified by 1H-NMR and FT-IR. The free carboxylic acid group of PLGA was activated with N-hydroxysuccinimide (NHS) chemicals. A covalent bond was formed between amine groups on the surface of islet cells and activated PLGA, and the surface of islet cells was modified. Any kind of adverse effect of surface modification processes was not found on the viability of the islet cells functionality or endoplasmic reticulum stress. N-hydroxysulfosuccinimide (sulfo-NHS) chemical was used to overcome the problem of late disintegration of NHS derivatives component in water. The surface modificaiton of islet cells was done by using PLGA activated by Sulfo-NHS. The modificated islets were cultured for 48 hours in medium containing cytokine mixture. By the assesment of the % viability of islet cell viability, it is determined that the viability rates of islet cells with surface modificaiton with PLGA are 12% more than control group (p<0.001). The surface modification process was demonstrated with PLGA synthesized by fluorescence group binding. The operation of increase of layer thickness of cell surface with streptavidin-biotin interaction on surface modification process was studied with PLGA synthesized by connecting biocytin group. Adverse effect of this interaction was found on insulin secretion, which is islet cell functionality. To evaluate the in-vivo success of the study, the rat islet cells, whose surface was treated with PLGA-sulfo-NHS, was transplanted under the kidney capsule of mice. A 11-days success was observed in control group, while it was 17-days for PLGA-group.