Biyoreaktör koşullarında clostridium  perfringens tip a'dan alfa toksin üretim optimizasyonu
Optimization of alpha toxin production from clostridium perfringens type a under bioreactor conditions
Yazar: EMRAH İBİŞOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. VOLKAN KILIÇ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Clostridium perfringens = Clostridium perfringens ; Fosfolipazlar = Phospholipases ; Kesikli biyoreaktör = Batch bioreactor ; Titrasyon = Titration

Özet:
Clostridium perfringens tip A, alfa toksin üretimini en yüksek miktarda yapan C. perfringens türüdür.  Salgıladığı bu madde (alfa toksin olarak bilinen), protein yapıdaki bir enzim olan fosfolipaz C'dir (PLC). C. perfringens tip A, salgıladığı bu alfa toksin ile insanları ve hayvanları enfekte etme kabiliyetine sahip bir türdür. İnsanlarda ve hayvanlarda bazı hastalıklara sebep olur. Hayvan sağlığı açısından önemli bir patojendir. Hayvancılık sektöründe önemli ekonomik kayıplara neden olmaktadır. Bu hastalıklar toksikasyonla seyrettikleri için tedavi edilemezler ve yüksek oranda ölüme neden olurlar. Clostridial hastalıklardan korunmada en etkili ve tek yöntem aşılamadır.
 Bu çalışmada C. perfringens tip A'dan biyoreaktör koşullarında alfa toksin üretiminin optimizasyonu amaçlanmıştır. Bu amaçla, referans ve ülkemizde izolasyonu yapılan bir suş olmak üzere 2 farklı suş kullanılmıştır. Araştırmada farklı pH ve sıcaklık şartları, farklı besi yeri komponetleri ve farklı besi yeri ortamları, besi yeri ortamı azot beslemesi, farklı inokülasyon oranlarının alfa toksin üretimi üzerine etkisi araştırılmıştır. İnkübasyon süresi üretim kültürü için 37 oC'de 24 saat olarak belirlenmiştir. Biyoreaktör koşulları 100 rpm, 37 oC, ve pH değeri 6.5-7.0 olarak belirlenmiştir. İnkübasyonun 6-8. saatleri arasında alfa toksin miktarının maksimum olduğu yapılan toksin titrasyon testleri ile belirlenmiştir. Besi ortamı pH değerinin 6.5 – 7 arasında alfa toksin üretiminin daha yüksek olduğu gözlemlenmiştir. Besi ortamına belirli saatlerle azot beslemesinin yapılması gerektiği sonucuna ulaşılmıştır. Toksin titrasyon testlerine göre, bu belirlenen parametre şartları sağlandığında 100 mld üzeri titreye ulaşılmıştır.
Üretilen bu alfa toksin ile bu bakterinin sebep olduğu hastalıklardan korunmak amacıyla, (formaldehit ile inaktive edilerek) inaktif aşı eldesi amaçlanmaktadır. Bu amaçla daha fazla alfa toksin salgılanması sağlanacak ve bu alfa toksin aşı etken maddesi (antijen) olarak kullanılacaktır.

Abstract:
Clostridium Perfringens type A, is a C. perfringens species that produces the 
highest amount of alpha toxin. The substance it secretes (known as alpha toxin) is 
phospholipase C (PLC), an enzyme in protein structure. C. perfringens type A is a species 
that has the ability to infect humans and animals with this alpha toxin it secretes. It causes 
some diseases in humans and animals. It is an important pathogen for animal health. It 
causes significant economic losses in the livestock sector. Since these diseases progress 
with toxication, they cannot be treated and they progress very quickly and cause high 
rates of death. Vaccination is the most effective and only method to prevent clostridial 
diseases.
In this study, it is aimed to optimize alpha toxin production from C. perfringens
type A, in bioreactor conditions. For this purpose, two different strains, a reference strain 
and a strain isolated in our country, were used. In the study, the effects of different pH 
and temperature conditions, different media components and different nutrient media, 
nitrogen feeding of the nutrient media, and different inoculation rates on alpha toxin 
production were investigated. The incubation period was determined as 24 hours at 37 oC 
for the production culture. Bioreactor conditions were determined as 100 rpm, 37 oC, and 
pH value 6,5-7. It was determined by toxin titration tests that the amount of alpha toxin 
was maximum between 6-8. th hours of incubation. It has been observed that alpha toxin 
production is higher between 6.5-7 pH value of the medium. It was concluded that 
nitrogen feeding should be done at certain hours to the nutrient medium. According to 
toxin titration tests, at the specified parameter conditions, a result of over 100 mld has 
been reached.
vii
With this produced alpha toxin, it is aimed to obtain an inactivated vaccine (by 
inactivating with formaldehyde) in order to protect against the diseases caused by this 
bacterium. For this purpose, more alpha toxin will be secreted and this alpha toxin will 
be used as vaccine active substance (antigen).