İndüklenmiş pluripotent kök hücre kaynaklı kornea organoid modellerinin geliştirilmesi /
Yazar: NEVİN ERSOY
Danışman: PROF. DR. HÜSNÜ ALPER BAĞRIYANIK
Dokuz Eylül Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Histoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2020
Konu: Histoloji ve Embriyoloji = Histology and Embryology
Dizin: Doku mühendisliği = Tissue engineering ; Göz = Eye ; Göz hastalıkları = Eye diseases ; Hücre iskeleti = Cytoskeleton ; Kornea = Cornea ; Kök hücreler = Stem cells ; Pluripotent kök hücreler = Pluripotent stem cells

Özet:
Dünya Sağlık Örgütü verilerine göre dünyada yaklaşık sekiz milyon insan kornea kaynaklı körlük yaşamakta ve genelde tedavi yöntemi olarak kornea nakli işlemi uygulanmaktadır. Kornea nakli için uygun donör sayısında oldukça sıkıntı yaşanmaktadır. Kornea nakline yapay kornealar gibi yeni yaklaşımlar getirilmiş olsa da istenilen sonuçlara ulaşılamamıştır. Bunun nedeni ameliyat sonrası yaşanan uyumsuzluklar ve komplikasyonlardır. Günümüzde artık kişinin kendi deri fibroblast hücresinden indüklenmiş pluripotent kök hücre (İPKH) elde edilebilmekte ve in vitro ortamlarda uygun protokollerle farklı tipteki hücrelere dönüştürülebilmektedir. Dolayısıyla hücresel tedaviler alanında çığır açan bir buluş ile kişiye özel tedavi amaçlı kornea üretmek mümkün hale gelmiştir.İPKH'lerden in vitro koşullarda 3 boyutlu kornea organoidi oluşturmak için embriyogenez sürecini taklit ederek sırasıyla nöral farklılaşma, retinal ve korneal farklılaşma gerçekleştirilmiştir. Oluşan organoid yapıları ultrastrüktürel olarak elektron mikroskobunda ve farklılaşma verimliliği her basamağa özgün Pax6, p63 (nöroektodermal), Sox10, alpha-crystallin (retinal), Keratin 3/12, Kolajen tip I, Kolajen tip IV (korneal), CD200 gibi belirteçler ile analiz edilmiş ve fonksiyonel olarak oluşan kornea organoidlerinin in vivodaki yapıyı taklit ettiği gözlenmiştir.Doku mühendisliği, kornea hasarlanmasında kadavradan elde edilen kornea transplantasyonun yerine geçebilecek matriks yapıları geliştirmeye başlamıştır. Fakat oluşturulan bu yapıların biyouyumluluk, şeffaflık, esneklik gibi sorunlar ve yüksek maliyetler nedeniyle tedavide kullanılır olma yolunda sınırlılıklar içermektedir. Ayrıca elde edilen yapılarda kornea için oldukça önemli olan kolajen fibril dizilimine bağlı şeffaflık problemine bir türlü çözüm bulunamamıştır. Biz de bu bağlamda korneaya en uygun koşulu sağlayacak kendi doğal ortamını sunacak desellülerize edilmiş kornea iskelelerini kullandık.İPKH kaynaklı kornea organoidleri in vitro ortamda geliştirilmiş olup geliştirilen yapıların kornea hasarı ve/veya kornea hastalıklarında kişiselleştirilmiş tedavilerin geliştirilmesine katkı sağlayacağı düşünülmektedir. Elde ettiğimiz bu verilerle kişiselleştirilmiş İPKH-türevli organoid kültürleri, hastalık modelleme, ilaç taraması, rejeneratif tıpta kullanılma potansiyeline sahiptir.

Abstract:
Approximately eight million people in the world suffer from corneal blindness and corneal transplantation is generally used as a treatment method according to World Health Organization (WHO) data. It is quite difficult to reach adequate number of donors for corneal transplantation. Although new approaches such as artificial corneas have been introduced to corneal transplantation, desired success could not have been achieved. The reason of these situations are non-compliance and complications that occurs in the post-operative process. Nowadays, induced pluripotent stem cells (IPSC) can be obtained from one's own skin fibroblast cell and can be transformed into different types of cells in vitro by appropriate protocols. Thus, with a breakthrough invention in the field of cellular treatments, it has become possible to produce corneas for personal treatment purposes. Neural, retinal and corneal differentiation were performed by mimicking the embryogenesis process to form 3-dimensional corneal organoid from IPSCs in vitro, respectively. The generated organoid structures were analyzed by electron microscopy and differentiation efficiency of each step with markers such as Pax6, p63 (neuroectodermal), Sox10, alpha-crystalline (retinal), Keratin 3/12, Collagen type I, Collagen type IV (corneal), CD200 and functionally formed corneal organoid mimics the structure of the in vivo. Tissue engineering has begun to develop matrix structures that can replace corneal transplantation from cadavers in corneal injury. Due to the problems such as biocompatibility, transparency, flexibility and high costs of these produced structures have limitations in their usage in treatment. Furthermore, no solution was found for the transparency problem due to collagen fibril sequencing which is very important for the cornea in the structures obtained. In this context, we used desellularized corneal scaffolds to present their own natural environment that would provide the most suitable condition for the cornea. IPSC-derived corneal organoids have been developed in vitro and are thought to contribute to the development of personalized treatments for corneal damage and / or corneal diseases. With data obtained, personalized IPSC-derived organoid cultures have the potential to be used in disease modeling, drug screening and regenerative medicine.