Nazal yol ile uygulanan aşı taşıyıcı sistemlerin geliştirilmesi
Development of vaccine carrier systems for nasal delivery
Yazar: GENADA SINANI
Danışman: DOÇ. DR. ERDAL CEVHER
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology ; Polimer Bilim ve Teknolojisi = Polymer Science and Technology

Özet:
Mukozal yol ile uygulanan aşılar sistemik immün yanıt ile birlikte mukozal immün yanıt da oluşturmaktadır. Nazal mukoza hem sistemik hem de mukozal bağışıklama için etkin bir bölgedir. Genellikle nazal yol ile uygulanan aşılar ile oluşan immün yanıt zayıftır. Adjuvanların veya aşı taşıyıcı sistemlerin kullanımı mukozal yoldan uygulanan aşıların immün yanıtını arttırmaktadır. Nanoteknoloji alanındaki gelişmeler ile farklı partikül boyutuna, yüzey yüküne ve yüzey özelliklerine sahip polimerik aşı taşıyıcı sistemlerinin geliştirilmesine olanak sağlanmıştır. Biyouyumlu ve biyoparçalanabilir kitosan ve poli(laktik-ko-glikolik asid) polimerleri ile hazırlanan partiküler sistemler mukozal adjuvant özelliği göstermiştir. Pozitif yüklü poliester polimerleri kolay sentezlendiğinden ve biyoparçalanır olduğundan farklı özellikte ilaçlar için etkin taşıyıcı sistemlerin hazırlanmasına olanak vermektedir. Çalışmada, adjuvan özelliğini arttırmak amacıyla, kitosan esaslı biyopolimer ile sentetik poliester polimerleri ilk kez sentezlenmiş ve yapıları FT-IR spektroskopi ve 1H-NMR ile ispatlanmıştır. Modifiye kitosan partikülleri tripolifosfat kullanılarak  iyonotropik jelasyon yöntemi, poliester yapısında partikülleri ise çift emülsiyon uçurma yöntemi ile hazırlanmıştır. Aşı taşıyıcı sistem olarak kullanılacak nanopartikülere (NP) model antijen olarak sığır serum albumini (BSA) yüklenmiştir. Partikül boyutu 100-250 nm arasında değişen, +4±1°C'de fiziksel stabiliteye ve pozitif yüzey yüküne sahip ve enkapsülasyon etkinliği yüksek (%78-%91) partiküller elde edilmiştir. Taramalı elektron mikroskobu ile elde edilen fotoğraflar partikül yüzeyinin yuvarlak ve pürüzsüz olduğu göstermiştir. Enkapsülasyon işleminin BSA proteinin yapısal bütünlüğünü değiştirmediği SDS-PAGE ile kanıtlanmıştır. Calu-3 ve A549 hücre hatlarında yapılan toksisite çalışmaları (MTT testi) sonucunda, NP'lerin 2 mg/mL konsantrasyona kadar düşük toksisite gösterdiği ispatlanmıştır. Balb/c farelerde yapılan in vivo çalışmalar kapsamında incelenen serum antikor ve sitokin seviyeleri, nazal yol ile uygulanan NP'lerin, s.c. yol ile uygulanan NP'lerden  özellikle 2. dozdan sonra daha yüksek sistemik (hümoral ve hücresel) ve  mukozal immün yanıt oluşturduğunu göstermiştir. Geliştirilen partiküler sistemler, nazal yol ile aşıların uygulanması için uygun fiziksel özelliklere ve uzun süreli stabiliteye sahip oldukları, adjuvan özellik göstererek immün yanıtı arttırdıkları için nazal aşı taşıyıcı sistemler olarak kullanımları umut vaad etmektedir.

Abstract:
The delivery of vaccines by mucosal route can stimulate both mucosal and systemic immunity simultaneously. In particular, the nasal cavity is an easily accessible route for vaccination. In general, nasal delivery of vaccines results in poor immune responses. The use of various adjuvants and vaccine carrier systems has been found to improve the immune response of mucosal vaccines. Nanotechnology offers the opportunity to design particulate delivery systems varying in size, shape and surface properties for vaccine development. Particulate systems prepared from biodegradable and biocompatible chitosan and poly(lactic-co-glycolic acid) (PLGA) polymers have shown mucosal adjuvant activity. Biodegradable positively charged polyester polymers can be easily synthesised and are suitable delivery systems for various drugs. In this study, new modified chitosan derivative and synthetic polyester polymers with increased adjuvanticity were synthesised in house and their structures were confirmed by FT-IR spectroscopy and 1H-NMR studies. Modifed chitosan nanoparticles (NPs) were prepared by ionotropic gelation with tripolyphosphate and polyester NPs were prepared by double emulsion solvent evaporation method. The potential of bovine serum albumin (BSA) loaded NPs as vaccine carrier systems was evaluated. Particles with high encapsulation efficiency (78%-91%), positive surface charge and particle size within the range of 100-250 nm stable at +4±1°C'de up to 1 year were obtained. Scanning electron microscope photographs revealed that particles were spherical with smooth surface. SDS-PAGE structural integrity of BSA in particles was confirmed and cytotoxicity studies in Calu-3 and A549 cells showed minimal toxicity of NPs at concentrations as high as 2 mg/mL. Antibody and cytokine results from in vivo studies in Balb/c mice performed to investigate immune response of NP formulations showed that intranasal administration of NP formulations, although not statistically significant, induced higher systemic (humoral and cellular) immune responses than NP formulations administered subcutaneously, especially after boosting. Also, mucosal immune responses were induced by intranasal administration of NPs. Vaccine carriers systems with suitable size, surface charge, stability and adjuvanicity for nasal antigen delivery were successfully prepared.  These studies demonstrate that these NPs enhance immune response when applied nasally and can be promising vaccine carriers for nasal immunisation.