Farmasötik kullanım amaçlı memeli hücre proseslerinde doğal ürün kullanım potansiyelinin araştırılması
Investigation of potential natural products use in mammalian cell processes for pharmaceutical application
Yazar: ELİFSU POLATLI
Danışman: DOÇ. DR. AYŞE NALBANTSOY
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Serum hayvan hücre kültüründe büyüme ortamının başlıca bileşenlerindendir. Fakat endüstriyel anlamda hayvan hücrelerinin kullanıldığı biyofarmasötik üretiminde üretim ortamında serumun kullanılmasından kaçınılmaktadır. Bunun sebebi ise ayırma saflaştırma basamaklarında serum kullanımının ek işlemler gerektirmesi ve üretim maliyetini arttırmasıdır. Bu tez çalışmasında doğal molekül eklenen serumsuz ortamdaki (SFM) hücrelerin büyüme kinetiklerinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla SFM'e adapte edilen Her2/Neu proteini eksprese eden 4T1.2-Her2/Neu hücreleri ve SFM'e adapte TNF-α'ya spesifik monoklonal antikor (Mab) salgılayan recCHO hücreleri ile çalışılmıştır. Çalışma kapsamında SFM'e proliferasyonu indükleyici ve yara iyileştirici özellikleri bulunan farklı doğal moleküllerin (oleuropein, resveratrol, tangeretin, neohesperidin, nobiletin, gallik asit, kateşin) eklenerek ile büyüme kinetiklerine etkisi belirlenmiştir. Bu amaçla piyasada yaygın olarak kullanılan Serox ve Excell SFM büyüme ortamları kullanılmıştır. Çalışmada kullanılan moleküllerin farklı konsantrasyonlarının 4T1.2-Her2/Neu hücreleri üzerine proliferatif etkileri MTT hücre canlılık testi ile belirlenmiştir. Bu test sonucunda büyüme ortamına eklenecek oleuropein, resveratrol, tangeretin, neohesperidin, nobiletin gallik asit ve kateşinin moleküllerinin konsantrasyonları sırası ile 0.195 µg/ml, 0.391 µg/ml, 0.391 µg/ml, 0.098 µg/ml, 0.098 µg/ml, 0.098µg/ml, 0.098µg/ml olarak belirlenmiştir. Daha sonra %10 serum içeren ortamda kültüre alınan 4T1.2-Her2/Neu hücreleri SFM'e adapte edilmiştir. Moleküllerin MTT testi ile belirlenen konsantrasyonları büyüme ortamlarına eklenerek 1x105 hücre/ml başlangıç hücre sayısındaki hücrelerde 24 saatte bir tripan mavisi ile canlı-ölü hücre sayımı yapılarak petrilerde büyüme kinetiği belirlenmiştir. Elde edilen veriler ışığında potansiyeli en yüksek molekül oleuropein olarak belirlenmiştir. Bu molekülü içeren ve içermeyen Excell ortamında 4T1.2-Her2/Neu hücrelerinin 2 L'lik spinner flask içerisinde 1L çalışma hacminde 15 günlük kesikli kültürdeki büyüme kinetiği belirlenmiştir. Oleuropeinin aynı konsantrasyonu Serox ortamına eklenerek recCHO hücrelerinin 1L'lik çalışma hacminde spinner flaskta kesikli kültürü kurulduktan sonra büyüme kinetikleri belirlenerek sonuçlar 4T1.2-Her2/Neu hücreleri ile karşılaştırılmıştır. Spinner flask içerisinde 4T1.2-Her2/Neu hücrelerinin oleuropein içermeyen ve içeren Excell ortamı içerisindeki ikilenme süreleri sırasıyla 20.1 saat ve 28.7 saat olarak bulunurken recCHO hücrelerinin oleuropein içermeyen ve içeren Serox SFM ortamı içerisindeki ikilenme süreleri sırası ile 23.2 saat ve 16.5 saat olarak belirlenmiştir.
Yapılan bu çalışmada 4T1.2-Her2/Neu hücrelerinin SFM'de düşük canlılık ve hücre klampları oluşturma eğilimi gösterdiği belirlenmiştir. Bu şartlarda bahsedilen bu hücrelerin ölçek büyütmeye uygun olmadıkları belirlenmiştir. recCHO hücreleri için 0.195 µg/ml'lik oleuropein konsantrasyonunun oleuropein içermeyen Serox SFM ortamına göre daha yüksek hücre konsantrasyonu ve büyüme hızı sağladığı sonucuna varılmıştır. 4T1.2-Her2/Neu hücrelerinin yüzeylerinde eksprese olan Her2 proteinin bu moleküllerin eklenmesi ile stabil şekilde ekspresyonun devam ettiği flow sitometri ile belirlenmiştir. recCHO hücrelerinin ise oleuropein içeren Serox SFM ortamında daha hızlı büyümelerine karşın daha düşük TNF-α spesifik Mab üretikleri yapılan ELISA ile belirlenmiştir.
Sonuçta farklı konsantrasyonda oleuropein ve diğer aday moleküllerle ileri çalışmaların yapılması bu moleküllerin potansiyel olarak SFM formülasyonlarında kullanılması için gelecek vaad etmektedir.

Abstract:
Serum is one of the main components of the growth medium in animal cell culture. However, in biopharmaceutical production where animal cells are used in the industrial scale, the use of serum is avoided in the production environment. The reason for this is that the use of serum in the separation purification steps requires additional processes and increases the production cost. In this thesis, it is aimed to investigate the growth kinetics of cells in serum-free medium (SFM) with added natural molecule. For this purpose, 4T1.2-Her2/Neu cells expressing Her2/Neu protein were adapted to SFM and TNF-α specific monoclonal antibody (Mab) secreting recCHO cells were studied. Within the scope of the study, the effects of different natural molecules (oleuropein, resveratrol, tangeretine, neohesperidine, nobiletine, gallic acid, catechin) that have proliferation-inducing and wound-healing properties were determined in growth kinetics. For this purpose, Serox and Excell SFM growth environments, which are widely used in the market, were used. Proliferative effects of different concentrations of molecules used in the study on 4T1.2-Her2/Neu cells were determined by MTT cell viability test. As a result of this test, the concentrations of oleuropein, resveratrol, tangeretin, neohesperidin, nobiletin gallic acid and catechin 0.195 µg/ml, 0.391 µg/ml, 0.391 µg/ml, 0.098 µg/ml, 0.098 µg/ml, 0.098 µg/ml, 0.098µg/ml respectively. Then, 4T1.2-Her2/Neu cells, which were cultured in an environment containing 10% serum, were adapted to SFM. Growth kinetics in petri dishes were determined by counting live-dead cells with trypan blue every 24 hours in 1x105 cells/ml starting cell count by adding concentrations of molecules determined by MTT test to growth media. In the light of the obtained data, the molecule with the highest potential is determined as oleuropein. The growth kinetics of 4T1.2-Her2/Neu cells in a 2 L spinner flask with a working volume of 15 days in a batch culture was determined in Excell medium with and without this molecule. After adding the same concentration of oleuropein to the Serox medium, the growth kinetics of the recCHO cells in a 1L working volume were established in the spinner flask and the results were compared with 4T1.2-Her2/Neu cells. In Spinner flask, 4T1.2-Her2/Neu cells doubling time were found 20.1 hours and 28.7 hours respectively in the Excell medium and Excell+Oleuropein, whereas recCHO cells had 23.1 hours and 16.5 hours in Serox SFM medium and Serox+Oleuropein respectively.
In this study, it was determined that 4T1.2-Her2/Neu cells tend to form low viability and cell clamps in SFM. It has been determined that these cells mentioned in these conditions are not suitable for scaling up. It was concluded that 0.195 µg/ml oleuropein concentration for recCHO cells provides higher cell concentration and growth rate than Serox SFM medium without oleuropein. Her2 protein, expressed on the surfaces of 4T1.2-Her2/Neu cells, was determined by flow cytometry, in which the expression continued stably by the addition of these molecules. Although recCHO cells grow faster in Serox SFM medium containing oleuropein, lower TNF-α specific Mab productions were determined by ELISA.
As a result, further studies with different concentrations of oleuropein and other candidate molecules are promising for the potential use of these molecules in SFM formulations.