Deselülerize karaciğer dokusu türevli biyomalzeme geliştirilmesi
Development of decellularized liver tissue-derived biomaterial
Yazar: BENSU YAĞMUR ARSLAN
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM YEŞİL ÇELİKTAŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Biyomalzemeler = Biomaterials ; Ekstrasellüler matriks = Extracellular matrix

Özet:
Ekstrasellüler matriks (ESM), oldukça dinamik bir yapıya sahip olup, hücre proliferasyonunda, farklılaşmasında, migrasyonunda ve hücreler arası sinyalleşmede gerekli olan biyokimyasal ve biyomekanik ipuçlarını sağlamaktadır. Günümüzde, geleneksel biyomalzemelere alternatif olarak deselülerize ESM tabanlı biyomalzemeler geliştirilmekte ve doğal doku ESM'sini yüksek oranda taklit etmesi sebebiyle tercih edilmeye başlanmıştır. Bu yapılar, dokunun ESM bileşimini korurken, hücresel bileşenlerin uzaklaştırılması sonucu elde edilmektedir. Dokuya özgü ESM geliştirilmesi, hücresel dinamikleri, doku bütünlüğünü ve işlevini yönetmede çok önemli bir rol oynar. Bu tez çalışmasında, domuz kaynaklı deselülerize karaciğer ESM (dk-ESM) hidrojel formülasyonu geliştirilmiştir. Domuz karaciğeri kimyasal, fiziksel ve biyolojik yöntemlerin kombinasyonunu içerecek şekilde deselülerize edilmiştir. Optimize protokol ile donör ve üretimler arası varyasyonların dk-ESM üzerindeki etkileri, DNA'nın %99'unun uzaklaştırılması ve ESM proteinlerinin doğal karaciğere kıyasla korunmasıyla ortaya çıkarılmıştır. Ayrıca, donörler arası dk-ESM'lerin protein içeriğinde farklılık bulunsa da üretimler arası anlamlı bir fark bulunmamıştır. Ardından, dk-ESM yapılarından karaciğer ESM mimetik hidrojel formülasyonu geliştirilmiş, formülasyonun biyouyumluluğu model hücre olarak Huh7 hücreleri embede edilerek kanıtlanlanmıştır. 14 gün boyunca hücrelerin canlılıklarını koruyarak proliferasyonu desteklenmiş, zamana bağlı olarak 100-400 µm boyutlara sahip 3B sferoid benzeri yapılar gözlemlenmiştir.

Abstract:
Extracellular matrix (ECM) is a highly dynamic structure that provides biochemical and biomechanical cues necessary for cell proliferation, differentiation, migration, and intercellular signaling. Nowadays, decellularized ECM-based biomaterials are used as an alternative to traditional biomaterials due to their ability to mimic native tissue ECM. These structures are obtained by removing cellular components from the tissue while preserving the ECM composition of the native tissue. The development of tissue-specific ECM plays a crucial role in governing cellular dynamics, tissue integrity, and function. In this thesis study, decellularized porcine liver ECM (dl-ECM) hydrogel formulation was developed. The porcine liver was decellularized using a combination of chemical, physical, and biological methods. With the optimized protocol, the effects of donor and batch-to-batch variations on dl-ECM were revealed by removing 99% of DNA and significantly preserving ECM proteins compared to the native liver. Although there was a difference in protein contents in different donors in dl-ECM, there was no significant difference between different batches, which is an important consideration in the standardization of commercial basal membrane extracts. Subsequently, liver ECM mimetic hydrogel formulation was developed from dl-ECM scaffolds, and the biocompatibility of the formulation was proven by embedding Huh7 cells as model cells. The proliferation of the cells was supported by protecting their viability for 14 days in the biomimetic matrix, and 3D spheroid-like structures were observed in the later days with a diameter of 100-400 µm.