Koyun kalp kapakçığının hücresizleştirilmesiyle rejeneratif insan kalp kapakçığının geliştirilmesi ve etkinliğinin değerlendirilmesi
Development and evaluation of the efficacy of regenerative human heart valve by decellularization of sheep heart valve
Yazar: MÜSLÜM SÜLEYMAN İNAL
Danışman: PROF. DR. CİHAN DARCAN ; DOÇ. DR. ALİ AKPEK
Bilecik Şeyh Edebali Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Genetik = Genetics
Dizin: Biyomalzemeler = Biomaterials ; Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Rejenerasyon = Regeneration

Özet:
Dünya çapında ölümlerin neredeyse 3'te 1'ine sebep olan kardiyovasküler hastalıklar içerisinde kalp kapakçık hastalıkları en sık rastlanılan türlerden biridir. Mekanik ve biyoprostetik olmak üzere kalp kapakçığı değişimi operasyonlarında kullanılmak için geliştirilmiş iki sınıf kapakçık bulunmaktadır. Fakat mekanik kapakların ömür boyu antikoagülasyon ilaç tedavisi gerektirmesi ve pediatrik hastalar için uygun olmaması gibi dezavantajları bulunmaktadır. Biyoprostetik kapakçıklar da kısa ömürlü olmaları ve immünolojik sıkıntılarından dolayı çeşitli dezavantajlara sahiptir. Bugüne kadar üretilen tüm kapak protezlerinin sınırlı kullanım ömrü olup yeniden operasyon gerektirmektedirler. Dolayısıyla canlı, rejeneratif, biyouyumlu bir kapakçık üretimindeki zorlukların üstesinden gelebilmek için kalp kapakçığı doku mühendisliği umut vaat etmektedir. Bu doğrultuda başlangıç matrisi oluşturmak amacıyla farklı tür canlılardan elde edilen kalp kapakçıkları çeşitli metodlar yardımıyla hücresiz hale getirilmiş ve biyouyumlulukları test edilmiştir. Test edilen kapaklar çoğunlukla domuzlardan elde edilmiş olmasına rağmen literatürde yer alan klinik sonuçlara göre domuz kapakçıkları insanlarda başarısız olmaktadır. Bu yüzden farklı türlerden elde edilmiş hücresiz kapakçıkların başlangıç matrisi olarak değerlendirilmesine ihtiyaç vardır. Ayrıca koyun kalp kapakçıklarının klinik çalışması henüz gerçekleştirilmemiştir. Bu yüzden klinik çalışmalara ışık tutacak şekilde bu tezde ilk defa koyun pulmoner kapakçıkları hücresizleştirildikten sonra insan göbek kordonu endotel hücreleri (HUVEC) ve insan dermal fibroblast hücrelerinin kokültürü aracılığıyla hücresiz iskele yeniden hücrelendirilmeye çalışılmış ve insan hücrelerinin, koyun kapakçık matrisinde hücre dışı matris (ECM) elemanlarını yeniden üretme potansiyelleri araştırılmıştır. Elde edilen bulgulara göre pulmoner arter duvarının insterstiyumuna yüksek düzeyde hücre sızması ve yüksek düzeyde yeniden hücrelendirme sağlanmış ve kollajen, elastin gibi temel ECM proteinlerin gen ifadesinde önemli artış gözlenmiştir. Dolayısıyla hücresizleştirilmiş koyun kalp kapakçıkları insan hücreleriyle yeniden hücrelendirildikten sonra canlı ve rejeneratif özellik kazandığı için domuz muadillerine veya diğer protezlere bir alternatif oluşturma potansiyeli yüksektir.

Abstract:
Among cardiovascular diseases, which cause almost 1 in 3 deaths worldwide, heart valve diseases are one of the most common types. There are two classes of valves developed for use in heart valve replacement operations: mechanical and bioprosthetic. However, mechanical valves have the disadvantages of requiring lifelong anticoagulation medication and are not suitable for paediatric patients. Bioprosthetic valves also have several disadvantages due to their short life span and immunological problems. All valve prostheses produced to date have a limited lifespan and require reoperation. Therefore, heart valve tissue engineering shows promise in overcoming the challenges of producing a viable, regenerative, biocompatible valve. In this direction, in order to create a starting matrix, heart valves obtained from different species were decellularised by various methods and their biocompatibility was tested. Although the valves tested were mostly derived from pigs, clinical results in the literature suggest that porcine valves fail in humans. Therefore, there is a need to evaluate acellular valves obtained from different species as a starting matrix. In addition, clinical trials of sheep heart valves have not yet been performed. Therefore, in order to shed light on clinical studies, in this thesis, for the first time, after decellularizing sheep pulmonary valves, an attempt was made to recellularize the acellular scaffold through the coculture of human umbilical cord endothelial cells (HUVEC) and human dermal fibroblast cells, and the potential of human cells to regenerate extracellular matrix (ECM) elements in the sheep valve matrix was investigated. According to the findings obtained, a high level of cell infiltration and a high level of recellularisation of the pulmonary artery wall was achieved and a significant increase in the gene expression of basic ECM proteins such as collagen and elastin was observed. Therefore, decellularised sheep heart valves have a high potential to provide an alternative to porcine counterparts or other prostheses as they are viable and regenerative after recellularisation with human cells.