Yumurtalık (over) kanserinin teşhisine yönelik miRNA tabanlı elektrokimyasal nanobiyosensör geliştirilmesi
Development of miRNA based electrochemical nanobiosensors for the diagnosis of ovarian cancer
Yazar: EZGİ KIVRAK
Danışman: PROF. DR. PINAR KARA
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomedikal Teknolojiler Ana Bilim Dalı / İleri Biyomedikal Teknolojiler Sanayi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Elektroanalitik yöntemler = Electroanalytical methods

Özet:
Bu tezde, yumurtalık kanseri varlığında artış gösterdiği bilinen miR-200c ve miR-141'in çoklu, eşzamanlı, duyarlı, hassas ve hızlı tayinine yönelik elektrokimyasal nanobiyosensörler geliştirilmiştir. Yüzey alanını ve duyarlığı arttırmak amacıyla yüzeyler fonksiyonelleştirilmiş grafen oksit (GO) türevleri ile modifiye edilmiştir. Bu hususta grafen oksitin silanizasyon ve karboksilasyon yöntemleri ile fonksiyonelleştirilmiş kompozitleri kullanılmıştır. Tanıma yüzeyini oluşturmak adına nanomodifiye yüzeylere metilen mavisi (MB) ve ferrosen (Fc) elektroaktif işaretli DNA problar immobilize edildikten sonra miRNA ile etkileşimleri Kare Dalga Voltametrisi (SWV) yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Spesifik bir hücre tipi, doku veya vücut sıvısında miRNA'ların ekspresyon seviyesinin belirlenmesi, yeni tanısal ve prognostik belirteçler olarak miRNA'ları ideal biyobelirteç adayı yapmaktadır. Doku veya hücre tipi için yüksek bir özgüllüğü bulunan miRNA'lar doğrudan hastalık yükünü yansıtmaktadırlar. Ayrıca birden fazla miRNA'nın çoklu ve eşzamanlı teşhisi de hassasiyeti ve duyarlılığı arttırmaktadır. Biyosensörler, biyolojik önemi olan birçok bileşiğin hızlı ve güvenilir tayinine olanak tanıyan algılayıcı biyomedikal cihazlardır. Elektrokimyasal biyosensörler hızlı ve spesifik analizin yanı sıra; ucuz, taşınabilir ve gerçek zamanlı sonuç alınabilir olması gibi özellikleri ile hasta başı analize yönelik (point of care–POC) çip tasarımlarının temelini oluşturmaktadır. Son zamanlarda nanoteknoloji alanında gerçekleşen gelişmeler ve yeni nanokompozitlerin geliştirilmesi biyosensör alanında da hassas ve duyarlı ölçümlerin alınmasının önünü açmıştır. Özellikle farklı özellikteki grafen ve türevlerinin kullanılması sayesinde çeşitli fonksiyonel gruplar ile işlevselleştirme ve dolayısıyla biyoreseptörler için aktif bağlanma bölgelerinin sunulması, geniş yüzey alanı, mükemmel katalitik aktivite ve kimyasal kararlılıkta sensör yüzeyleri geliştirilebilmektedir. Doktora tezi kapsamında miR-200c ve miR-141 tayinine yönelik geliştirilen nanobiyosensörler hem yumurtalık kanseri teşhisine ve izlenmesine yardımcı olacak hem ileride geliştirildikleri takdirde diğer kanser türlerinin yönetiminde kullanılabilecektir. Dahası, geliştirilmesi planlanan miRNA tabanlı biyosensör ile ülkemizde ve Dünya'da yumurtalık kanseri teşhisi için kullanılan mevcut serolojik yöntemlere alternatif olabilecek ve böylece hem tıbbi personele hem de taşınabilir, portatif ve tek kullanımlık tanı kitleri üretilmesi durumunda hastalara kolaylık sağlayabilecektir.

Abstract:
In this thesis, electrochemical nanobiosensors were developed for the multiplexed and simultaneous, sensitive, selective and rapid determination of miR-200c and miR-141, which are known biomarkers in the presence of ovarian cancer. In order to increase the surface area and sensitivity, the surfaces were modified with functionalized graphene oxide (GO) derivatives. In this regard, composites of graphene oxide functionalized by silanization and carboxylation methods were used. After methylene blue (MB) and ferrocene (Fc) electroactive labeled DNA probes were immobilized on the nanomodified surfaces to create the recognition surface, their interactions with miRNA were examined using the Square Wave Voltammetry (SWV) method. Determining the expression level of miRNAs in a specific cell type, tissue or body fluid makes miRNAs ideal biomarker candidates as new diagnostic and prognostic markers. miRNAs with high specificity for tissue or cell type directly reflect disease burden. In addition, multiplexed and simultaneous diagnosis of more than one miRNA also increases sensitivity of the detection method. Biosensors are biomedical devices that allow rapid and reliable determination of various compounds of biological importance. Electrochemical biosensors forms the basis of chip designs for point-of-care (POC) analysis, with its features such as being cost-effective, portable and providing real-time results. Recent developments in the field of nanotechnology and the development of new nanocomposites have paved the way for sensitive measurements in the field of biosensors. Particularly, with the use of graphene and its derivatives with different properties, sensor surfaces with large surface area, excellent catalytic activity and chemical stability can be developed by functionalizing them with various functional groups and thus providing active binding sites for bioreceptors. Within the scope of this PhD thesis, nanobiosensors were developed for the determination of miR-200c and miR-141 will serve both in the diagnosis and monitoring of ovarian cancer and can be used in the management of other types of cancer if developed in the future. Moreover, the miRNA-based biosensors will be an alternative to the current serological methods used for ovarian cancer diagnosis in our country and in the world, and thus will provide convenience to both medical personnel and patients if portable and disposable diagnostic kits are produced.