Klinikte kullanımı kanıtlanmış biyobelirteçler için peptit-bazlıelektrokimyasal ve optik test sistemlerinin geliştirilmesi veuygulamaları
Development and application of peptide-based electrochemicaland optical assay systems for clinically proven biomarkers
Yazar: SİMGE BALABAN HANOĞLU
Danışman: PROF. DR. SUNA TİMUR
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; Elektrokimyasal sensörler = Electrochemical sensors ; Optik sensörler = Optical sensors

Özet:
Günümüzün en önemli hastalıklardan biri olan kolorektal kanserin erken
teşhisi oldukça önemlidir. Bu açıdan kolorektal kanser için klinik kullanımı
kanıtlanmış olan belirteçlerinin analizini sağlayabilecek hızlı test sistemlerine
ihtiyaç gün geçtikçe artmaktadır. Bu ihtiyaç doğrultusunda, ilgili tez
çalışmasında kolorektal kanser dedeksiyonu için peptit temelli elektrokimyasal
ve optik test sistemlerinin tasarlanması hedeflenmiştir. Septin 9 metillenmiş
DNA yapıları, miRNA 221 ve 222 hedef biyobelirteç olarak belirlenmiş olup,
diğer biyoreseptörler ile kıyaslandığında avantajlı özelliklere sahip peptit
nükleik asitler (PNA) kullanılarak, üç farklı elektrokimyasal ve bir optik
biyosensör test sistemi tasarlanmıştır. PNA-DNA ve PNA-RNA hibridizasyon
temelli optik ve elektrokimyasal biyosensörler için karakterizasyon
çalışmalarına ek olarak, sistemlerin analitik parametreleri belirlenerek
literatürdeki benzer çalışmalar ile kıyaslanmıştır. Tasarlanan biyosensörlerin
spesifikliği belirlenmiş ve temin edilen gerçek plazma örnekleri ile sistemlerin
başarılı şekilde hasta örneklerinde çalışabilirliği kanıtlanmıştır. Ek olarak,
geliştirilmiş biyosensörlerin hastabaşı tanı (point of care, PoC) sistemi olarak
kullanımının sağlanabilmesi için elektrokimyasal ölçümleri yapabilen ve akıllı
telefonlar ile entegrasyonu sağlanabilen bir potansiyotat geliştirilmiştir. Benzer
şekilde optik biyosensörün tasarımında da akıllı telefonla entegrasyon
sağlanarak, pratik, portatif, hedefe spesifik, yenilikçi sistemlerinin geliştirilmesi
sağlanmıştır.

Anahtar kelimeler: Kanser, kolon kanseri, peptitler, biyosensör, elektrokimyasal
biyosensör, optik biyosensör

Abstract:
Early diagnosis of colorectal cancer, one of the most important diseases of
today, is very important. In this respect, the need for rapid test systems that can
provide analysis of clinically proven biomarkers for colorectal cancer is
increasing day by day. In the thesis study, it is aimed to design peptide-based
electrochemical and optical test systems for colorectal cancer detection. Septin
9 methylated DNA structures, miRNA 221 and 222 were determined as target
biomarkers, and three different electrochemical and an optical biosensor systems
were designed using peptide nucleic acids (PNA) that have advantageous
properties compared to other bioreceptors. In addition to the characterization
studies for optical and electrochemical biosensors based on PNA-DNA and
PNA-RNA hybridization, the analytical parameters of the systems were
determined and compared with similar studies in the literature. The specificity
of the designed biosensors was determined and the systems were proven to work
successfully in patient samples with the provided real plasma samples. In
addition, a potentiostat that can perform electrochemical measurements and
integrate with smartphones has been developed to enable the use of the
developed biosensors as a point of care (PoC) system. Similarly, integration with
smartphones has been provided in the design of the optical biosensor, enabling
the development of practical, portable, target-specific, innovative systems.

Keywords: Cancer, colorectal cancer, peptids, biosensors, electrochemical
biosensor, optical biosensor