Yeni katyonik lipo-oligomer ile DNA taşıyıcı sistemlerin hazırlanması ve transfeksiyon etkinliğinin incelenmesi
Preparation of DNA carrier systems with new cationic lipo-oligomers and investigation of their transfection efficiency
Yazar: AYŞENUR KAYMAZ
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA KOTMAKÇI ; PROF. DR. AYŞE GÜLTEN KANTARCI
Ege Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Biyoteknoloji = Biotechnology ; DNA = DNA ; Farmasötik teknoloji = Technology-pharmaceutical ; Genetik = Genetics ; Lipopleks = Lipoplex ; Lipozomlar = Liposomes ; Nükleik asit = Nucleic acids ; Oligomerler = Oligomers ; Polipleks = Polyplex

Özet:
Genetik hastalıklar ve özellikle kanser gibi, insan hayatını önemli derecede etkileyen hastalıklara genomik düzeyde müdahale ile tedavi, son dönemlerde oldukça önem kazanmıştır. Terapötik nükleik asitler, organizmaya verildiğinde hızlı bir şekilde enzimatik yıkıma uğrar, hidrofilik yapıları ve negatif yüklü kimyasal özellikleri, hücre membranlarından geçişlerini kısıtlar. Bu faktörler nükleik asitlerin klinik olarak başarılı bir şekilde uygulanmasının önünde büyük bir engel oluşturmaktadır. Bu nedenle, nükleik asitlerin (NA) vücutta stabilitesinin sağlanması ve etkin bir şekilde hedef hücrelere ulaştırılması için uygun ve etkili taşıyıcı sistemlerin tasarlanması önem arz etmektedir.
NA taşıyıcı sistemlere örnek olarak, katyonik polimerler veya katyonik lipidler gösterilebilir. Ancak, bunların temel sorunu toksisitelerinin yüksek olması ve buna bağlı olarak da etkinliklerinin zayıf olmasıdır. Katı faz destekli sentez sayesinde son zamanlarda lipo-oligomerden, sekansı tanımlanmış bileşikler sentezlenmekte ve nükleik asitlerin, proteinlerin ve ilaçların etkili bir şekilde taşınması için geliştirilmektedir. Sekans tanımlı katyonik lipo-oligomerler güçlü nükleik asit taşıyıcılarıdır. Bunlar NA'lerle elektrostatik ve hidrofobik etkileşimlere dayanan stabil lipopleksler oluşturur. Tanımlı sekansları sayesinde yapılarında değişiklik yapılarak endositoz sonrasında endozomal protonasyonla nükleik asitin sitozole salınmasını sağlarlar.
Bu tezde kullanılacak yeni lipo-oligomerlerin kimyasal sentezi katı faz destekli sentez yöntemiyle (SPS) Almanya'da Ludwig-Maximilians University-Munich, Farmasötik Biyoteknoloji Laboratuvarında gerçekleştirilmiştir. (Lipo-olıgomer kütüphanesi sıra numarası:1451).
Tanımlanması MALDI-TOF kütle spektroskopisi ile yapılmış ve deneme çalışmaları gerçekleştirildikten sonra, kullanıma hazır olarak temin edilmiştir.
Deneyler kapsamında; öncelikle geliştirilen pDNA/lipooligomer lipopleks formülasyonlarının karakterizasyonu yapılarak optimal formülasyon belirlenmiştir. Optimal formülasyonda kompleks dayanıklılığı, stabilitesi, komplekslerin toksisitesi (H1299 hücrelerinde) ve transfeksiyon etkinliği incelenmiştir. Geliştirilen yeni katyonik DNA taşıyan lipo-oligomer formülasyonunun transfeksiyon etkinliği in vitro olarak model kanser hücre hattında değerlendirilmiştir. Böylece, söz konusu 1451 numaralı lipo-oligomerin gen taşıyıcı sistem olarak kullanılma potansiyeli ilk kez incelenmiştir.

Abstract:
Treatment of genetic diseases and especially cancer, which have a significant impact on human life, by intervening at the genomic level has gained a lot of importance in recent years. Therapeutic nucleic acids undergo rapid enzymatic destruction when given to the organism, chemical properties hydrophilicity and negative surface-charge restrict their diffusion across  the  cell membranes. These factors represent a major obstacle to the successful clinical application of nucleic acids. Therefore, it is important to design suitable and effective delivery systems to ensure the stability of nucleic acids (NAs) in the body and to effectively deliver them to target cells.
Examples of NA carrier systems are cationic polymers or cationic lipids. However, their main problem is their high toxicity and, consequently their poor effectiveness. Thanks to solid phase-supported synthesis, compounds with a defined sequence have been synthesized from lipo-oligomer recently and nucleic acids, proteins and the drugs are being developed for efficient delivery. Sequence-defined cationic lipo-oligomers are potent nucleic acid carries. These form stable lipoplexes based on electrostatic and hydrophobic interactions with NAs. Their defined sequences allow their structure to be modified, allowing the nucleic acid to be released to cytosole with an endozomal protonation after endositosis.
The chemical synthesis of new lipo-oligomers to be used in this thesis was carried out in the Pharmaceutical Biotechnology Laboratory of Ludwig-Maximilians University-Munich, Germany, using the solid phase-supported synthesis method (SPS). (Lipo-oligomer library sequence number:1451).
In this study; firstly, the optimal formulation was determined by characterizing the pDNA/lipooligomer lipoplex formulations. Complex strength, stability, toxicity of the complexes (in H1299 cells) and transfection efficiency were investigated in the optimal formulation. The transfection activity of the lipo-oligomer formulation with the new cationic DNA developed was evaluated in vitro in the model cancer cell line. Thus, the potential for use of lipo-oligomer  number 1451 as a gene-delivery system has been examined for the first time.