Mezenkimal kök/stromal hücre (MKH /MSH) ve insan kaynaklı makrofaj plastisitesi arasındaki etkileşimlerde gen ifadelerinin araştırılması
Investigation of gene expressions in interactions of mesenchymal stem/stromal cells and plasticity of human
Yazar: CAN KILINÇARSLAN
Danışman: PROF. DR. VEDAT BULUT
Gazi Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / İmmünoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Allerji ve İmmünoloji = Allergy and Immunology ; Genetik = Genetics ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine

Özet:
Bu çalışmada mezenkimal kök/stromal hücre (MKH /MSH) ve insan kaynaklı makrofaj plastisitesi arasındaki etkileşimlerde gen ifadelerinin araştırılması amaçlanmıştır. Kemik iliğinin niş bölgesi ve burada oldukça dinamik çözünür olan kemokin ve sitokinler ve hücre-hücre etkileşimleri, kök hücrelerin plastisitesi üzerine etkilidir. İnsan kemik iliği niş bölgesi MKH'lerinin çeşitli mikroçevrelerde immünomodülatör etkilerinin nasıl değiştiğinin ve insan kemik iliği niş bölgesinde bulunan MKH'lerin ex vivo olarak immün modülatör etkilerinin nasıl artırılabileceğinin anlaşılması, MKH tedavileri için translasyonel tıp açısından önemlidir. Son zamanlarda yapılan ko-kültür çalışmalarında MKH'lerin ve makrofajların M1/M2 dengesinin karşılıklı olarak düzenlendikleri de gösterilmiştir. Ancak insan kemik iliğinde ve makrofajlarında yeterli ve bilimsel kesin veriler bulunmamaktadır. Makrofajlar bulundukları ortam koşullarına (sitokin yoğunluğu, hasar tipi vb) bağlı olarak fenotiplerini değiştirerek verecekleri yanıtı belirler. Çevresel faktörler tarafından bu plastisite etkilenmektedir. Bu çalışmanın MKH'ler ve insan kaynaklı makrofajların fenotipi arasındaki işlevsel ilişkinin ve makrofajların M1 /M2 dengesi üzerine etkisinin incelenmesiyle elde edilen çıktıların MKH'ler hakkında kliniğe uygulanabilir sonuçlar elde edilmesine ve kişiye özel tedavi geliştirilmesine katkı sağlayacağını ve bunun özgün bir değer taşıdığını düşünüyoruz. Ayrıca sitokinlerle plastisitesi etkilenmiş insan makrofajlarının MKH üzerine etkilerinin araştırılması kök hücre tedavileri için önemli bir adım oluşturmaktadır. MKH'lerin karakterizasyonu, immünomodülatör etkileri ve makrofajlarla etkileşimlerine yönelik insan çalışmaları çok kısıtlıdır. Bu nedenle insan monosit/makrofajlarını M1 yönüne plastisiteye sürüklemek için İFN- + düşük doz LPS, M2 (M2a/M2c) yönüne plastisite sağlamada İL-4, İL-10, İL-13 ve de TNF-α sitokinlerle ile muamele ederek bu makrofajların benzer sitokin profil gösteren hastalıklardaki davranışlarını modelledik. İnflamatuvar mikroçevre koşullarında MKH'lerin değişimlerini ve değişen etkilerini gen ifadesi düzeyinde görmek için, bu sitokin kokteylleri ile MKH'lerin uyarılması sonrasında MKH ve THP-1'lerin TNF-α, İL-6, İL-10, İL-12A, İL-12B, iNOS ve Arg-1 gen ifadelerini Beta Actin ve GAPDH gen ifadeleri ile birlikte gerçek zamanlı PZR ile ölçümledik. Nicel elde edilen veriler kat değişimi ve Student's t ile değerlendirildi. Elde edilen verilere göre farklı uyarımlar ile hem MKH hem de makrofajların sergilediği gen ifadelerinin ko-kültür yapıldığında önemli ölçüde değiştiği anlaşılmıştır.

Abstract:
In this study, it is aimed to investigate gene expression in interactions between mesenchymal stem/stromal cell (MSC) and human-derived macrophage plasticity. Chemokines and cytokines and cell-cell interactions, which are highly dynamic soluble in the niche region of the Bone Marrow, are effective on the plasticity of Stem Cells. Understanding how the immunomodulatory effects of MSCs in the niche region of the human bone marrow change in various microenvironments and how the immunomodulatory effects of MSCs in the niche region of the human bone marrow can be increased ex vivo is crucial for translational medicine for MSC treatments. Recently co-culture studies have also shown that MSCs and the M1/M2 balance of macrophages is mutually regulated. However, there is no sufficient scientific data for human bone marrow and macrophages. Macrophages determine their response by changing phenotypes depending on the ambient conditions (cytokine concentration, type of damage, etc.). This plasticity is affected by environmental factors. We believe that the results of this study by examining the functional relationship between MSCs and phenotype of human macrophages and the effect of macrophages on M1 / M2 balance will contribute to clinic outcomes and improve individualized treatment of MSCs and have a unique importance. In addition, the investigation of the effects of human macrophages, plasticity has been affected by cytokines, on MSCs is an important step for stem cell treatment. Studies about characterization of MSCs, immunomodulator effects, and interactions with macrophages in humans are very limited. Therefore, we treated human monocyte / macrophages with IFN- + low dose LPS to drive towards M1 plasticity and treated with IL-4, IL-10, IL-13 and TNF-α cytokines to drive towards M2 plasticity. After stimulation with these cytokine cocktails and modeling behavior of the diseases with similar cytokine profile IL-12A, IL-12B, iNOS and Arg-1 gene expressions were examined by real time PCR in order to see changes and altered effects of MSCs in inflammatory microenvironment. Quantitative data were assessed by fold change and Student's t. It has been understood that the gene expressions exhibited by both MSCs and macrophages vary considerably when co-cultured after different stimuli according to the obtained data.