Peptit temelli nanomateryallerin hazırlanması ve hücresel etkileşimlerinin incelenmesi
Preparation of peptide-based nanomaterials and investigation of their cellular interactions
Yazar: EMRAH DİKİCİ
Danışman: PROF. DR. MEHMET ODABAŞI
Aksaray Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Kanser hastalıklarına karşı alışılagelmiş tedavi yöntemlerinde rastlanan tümör invazyonu, farklı dokulara tümörün yayılması ve çoklu ilaç direnci gibi dezavantajlardan ötürü, yeni yöntemler geliştirmek büyük öneme sahiptir. Gen terapisi alanında terapötik geni hedef dokuya taşıyan, kendiliğinden düzenlenme, biyo-uyumluluk ve biyo-bozunurluk gibi avantajlara sahip nano-materyallerin üretiminde öne çıkan peptit temelli yapılara, moleküler tanıma fonksiyonları nedeniyle her geçen gün ilgi artmaktadır. Tez kapsamında, gen susturucu olarak kullanılan siRNA'ları kanser hücrelerine taşımak üzere kendiliğinden düzenlenebilen boyutu ve dengelenmiş yüzey yükü bakımından yeni olan difenilalanin amid (FFA) temelli nano-materyaller (NM) sentezlendi. FFA-NM'ler sentezlendikten sonra Ca2+ iyonları ile dekore edildi. Karakterizasyon çalışmaları kapsamında SEM (taramalı elektron mikroskobu), TEM (transmisyon elektron mikroskobu), MS (kütle spektrometresi), DLS (dinamik ışık saçılma), Zeta-potansiyel ölçümü, Image J boyut değerlendirmesi ve FTIR (Fourier dönüşümü kızılötesi) spektroskopisi ile analiz edildi.  Biyolojik moleküllerle korona oluşturma potansiyellerini değerlendirmek için sentezlenen FFA ve Ca2+-FFA-NM'ler HSA, IgG ve DNA molekülleri ile etkileştirildi. NM'lerin yüzeyinde oluşan korona tabakası DLS ve spektrofotometrik olarak değerlendirildi. Gerçekleştirilen hücre toksisite ve internalizasyon testlerinden sonra elde edilen bazı bulgular şöyle özetlenebilir: Ortalama boy dağılımı 87,93 nm olan FFA-NM'lerin yüzey yükleri -20,1 mV iken Ca2+ dekorasyonundan sonra +9,3 mV olmuştur. Yüzey yük dağılımı, Ca2+-FFA-NM'lerin HSA, IgG ve DNA molekülleri ile oluşturduğu korona yapılarına göre de sırasıyla -7,6, -3,7 ve -9,7 mV olarak belirlenmiştir. Ca2+-FFA-NM'lerin HeLa ve HT29 hücre hatlarıyla 24 saatlik etkileşimleri sonrasında toksisite görülmemiştir. Farklı siRNA türlerinin (Mcl-1 ve Bcl-xL) Ca2+-FFA-NM'ler ile oluşturduğu komplekslerinin HeLa ve HT29 hücre hatlarına internalize olduğu ve canlılıklarında yaklaşık %36 oranında bir azalmaya neden olduğu görülmüştür. 
Bu çalışmada kullanılan FFA tabanlı NM'ler biyo-uyumlu olup, susturucu siRNA'ların kanser hücrelerine internalizasyon derecesini artırmak için yapılacak olan daha ileri çalışmalarda umut vadedeceği düşünülmektedir.

Abstract:
Traditional treatment methods for cancer diseases encounter disadvantages such as tumor invasion, the spread of tumors to different tissues, and multiple drug resistance. Therefore, developing new methods is of great importance. In the field of gene therapy, there is a growing interest in peptide-based structures that stand out in the production of nanomaterials with advantages such as self-regulation, biocompatibility, and biodegradability, thanks to their molecular recognition functions. In the scope of this thesis, novel nanomaterials (NM) based on diphenylalanine amide (FFA), which are self-regulating in terms of size and balanced surface charge and are novel for carrying small interfering RNA (siRNA) as a gene silencer to cancer cells, were synthesized. After the synthesis of FFA-NMs, they were decorated with Ca2+ ions. Characterization studies included analysis using scanning electron microscopy (SEM), transmission electron microscopy (TEM), mass spectrometry (MS), dynamic light scattering (DLS), Zeta potential measurement, Image J size assessment, and Fourier-transform infrared (FTIR) spectroscopy. To evaluate their potential in forming coronas with biological molecules, the synthesized FFA and Ca2+- FFA-NMs were interacted with HSA, IgG, and DNA molecules. The corona layer formed on the surface of NMs was assessed both by DLS and spectrophotometrically. Some findings obtained after conducting cell toxicity and internalization tests can be summarized as follows: The average size distribution of FFA-NMs, which was 87.93 nm, had a surface charge of -20.1 mV, while after Ca2+ decoration, it became +9.3 mV. Surface charge distribution of Ca2+-FFA-NMs occurred as -7.6, -3.7, and -9.7 mV, respectively, depending on the corona structures they formed with HSA, IgG, and DNA molecules. No toxicity was observed after the 24-hour interaction of Ca2+-FFA-NMs with HeLa and HT29 cell lines. Complexes formed by different siRNA types (Mcl-1 and Bcl-xL) with Ca2+-FFA-NMs were internalized into HeLa and HT29 cell lines, leading to an approximately 36% decrease in their viabilities.
The FFA-based NMs used in this study are considered as biocompatible and are believed to hold promise for future advanced studies aimed at increasing the internalization degree of silencing siRNAs into cancer cells.