SARS-CoV-2 antijenik peptidi yüklü nanopartiküllerin üretimi ve aşı uygulaması amaçlı biyolojik değerlendirmesi
Production of SARS-CoV-2 antigenic peptide loaded nanoparticles and biological evaluation for vaccine application
Yazar: RAMAZAN MADEN
Danışman: PROF. DR. SERAP DERMAN ; DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH ŞEFİK ABAMOR
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Kimya = Chemistry
Dizin: Aşılar = Vaccines ; COVID 19 = COVID 19 ; PLGA = PLGA ; SARS virüsü = SARS virus

Özet:
Son birkaç yıldır Çin kaynaklı bir virüsün neden olduğu salgın, birçok ülkenin sağlık sistemini, sosyal yapısını ve ekonomisini olumsuz bir şekilde etkilemektedir. Küresel bir salgına neden olan virüs, Şiddetli Akut Solunum Sendromu Koronavirüs 2 (SARS-CoV-2) ve bu virüsün neden olduğu hastalık da Kovid-19 olarak isimlendirilir. SARS-CoV-2'nin ortaya çıkmasından bugüne kadar milyonlarca insan enfekte olurken, virüse karşı aşı geliştirme çalışmaları yoğun bir şekilde devam etmektedir. Günümüzde Kovid-19 enfeksiyonuna karşı farklı türde bazı aşılar mevcuttur.
Bu tez çalışmasında, SARS-CoV-2'ye karşı antijenik peptid yüklü nanopartiküllerin aşı uygulaması için üretimi ve biyolojik olarak değerlendirilmesi araştırıldı. Bu amaçla, SARS CoV-2'nin Nükleokapsid proteininin (N protein104-112, epitop ID 39576) LSPRWYFYY peptid dizisi üzerinde çalışıldı. Daha önce literatürde bu peptid dizisinin SARS-CoV-2'ye karşı aşı üretiminde kullanılması ile ilgili bir araştırma mevcut değildir. Sadece yapılan bazı çalışmalarda LSPRWYFYY peptid dizisinin in siliko olarak potansiyelinin araştırıldığı görülmektedir. Serbest antijenik peptid molekülü, bir biyopolimer olan Poli laktik-ko-glikolik asit (PLGA) içine su içinde yağ (oil-in-water) tekli emülsiyon/çözücü buharlaştırma tekniği ile enkapsüle edilerek nanopartiküllerin oluşturulması amaçlandı. Oluşacak bu nanopartiküllerin fizikokimyasal ve morfolojik özellikleri ile birlikte, in vitro salım özellikleri, biyolojik aktivasyon değerlendirmesi için MTT (3-(4,5-dimetiltiyazol2-yl)-2,5-difeniltetrazolyum-bromür), Nitrik oksit (NO) ve sitokin testlerinin yapılması hedeflendi.
Sentezlenen nanopartiküllerin karakterizasyonu; partikül boyutu, zeta potansiyeli ve polidispersite indeksi (PDI) dinamik ışık saçılması tekniği (DLS) ve zeta potansiyeli de elektroforetik ışık saçılması (ELS) tekniği ile yapıldı. Enkapsülasyonun başarılı bir şekilde gerçekleşip gerçekleşmediğini tespit etmek için Fourier Dönüşümlü Kızılötesi (FT-IR) spektroskopisi, yükleme kapasiteleri ve enkapsülasyon etkinliklerinin analizi için Ultraviyole Görünür Işık (Uv-Vis) spektroskopisi kullanıldı. Oluşan nanopartiküllerin morfolojik karakterizasyonu Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ile gerçekleştirilmiş olup, peptid salımının analizi yapıldı. Son olarak biyolojik aktivasyonun değerlendirilmesi kapsamında MTT ile biyouyumluluk, NO ve sitokin düzeylerinin ölçülmesi ile de antijenik peptid molekülünün immünojenitesi araştırıldı.
Bu çalışmada SARS-CoV-2'ye karşı ilk defa aşı geliştirme amaçlı LSPRWYFYY antijenik peptid yüklü PLGA nanopartikülleri değerlendirildi.
Anahtar kelimeler: Koronavirüs, Sars-CoV-2, Kovid-19, plga, aşı

Abstract:
In the last few years, the pandemic caused by a virus originating from China has adversely affected the health system, social structure and economy of many countries. The virus that causes a global epidemic is called Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) and the disease caused by this virus is called Covid-19. While millions of people have been infected since the emergence of SARS-CoV-2, efforts to develop a vaccine against the virus continued intensively. Today, there are some different types of vaccines available against Covid-19 infection.
In this thesis, the production and biological evaluation of peptide-loaded nanoparticles for vaccine application against SARS-CoV-2 were investigated. For this purpose, a specific peptide sequence LSPRWYFYY of the Nucleocapsid protein (N protein104-112, epitope ID 39576) of SARS CoV-2 was studied. There is no previous research in the literature on the use of this peptide sequence in the production of vaccines against SARS-CoV-2. Only some studies have investigated the potential of the LSPRWYFYY peptide sequence in silico. It was aimed to form nanoparticles by encapsulating the free antigenic peptide molcule into a biopolymer, Poly lactic-co-glycolic acid (PLGA), with oil-in-water, o/w single emulsion/solvent evaporation technique. It was aimed to determine the physicochemical and morphological properties of these nanoparticles and to conduct an in vitro release properties. Finally, it was aimed to perform MTT (3-(4,5-dimethylthiazol2-yl)-2,5 diphenyltetrazolium-bromide) and Nitric oxide (NO) tests for biological activation evaluation.
Characterization of synthesized nanoparticles; particle size, zeta potential and polydispersity index (PDI) were measured by dynamic light scattering technique (DLS) and zeta potential was measured by electrophoretic light scattering (ELS) technique. Fourier Transform Infrared (FT-IR) spectroscopy was used to determine whether the encapsulation has taken place successfully, and Ultraviolet Visible Light (Uv Vis) spectroscopy was used for the analysis of loading capacities and encapsulation efficiencies. Morphological characterization of the formed nanoparticles was performed with Scanning Electron Microscopy (SEM), and in vitro release of peptide from nanoparticles was analyzed. Finally, within the scope of the evaluation of biological activation, biocompatibility with MTT, whether an immune response occurred against the antigenic peptide molecule with the measurement of NO and cytokine levels was investigated. 
In this study, LSPRWYFYY peptide-loaded PLGA nanoparticles were evaluated for the first time for vaccine development against SARS-CoV-2.
Keywords: Coronavirus, Sars-CoV-2, Covid-19, plga, vaccine