Polimerik yüzeyler üzerinde INS-1E beta hücreleriyle adacık mikro-organının modellenmesi
Establishment of pancreatic islet micro-organ models on polymeric surfaces using INS-1E beta cells
Yazar: PINAR YEŞİL
Danışman: PROF. DR. SAİME İSMET GÜRHAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Endokrinoloji ve Metabolizma Hastalıkları = Endocrinology and Metabolic Diseases
Dizin: Langerhans adacıkları transplantasyonu = Islets of langerhans transplantation ; PLLA = Poly L-lactic acid

Özet:
Pankreatik adacık transplantasyonu özellikle hipoglisemi farkındalığı bozulmuş tip 1 diyabet hastaları için ümit vadeden bir alternatif tedavi yöntemidir. Bu konu üzerine son yıllarda yapılan araştırmalar transplante edilebilir in vitro modeller oluşturmak ve adacık canlılık/fonksiyonunu destekleyen ve iyileştiren özgün platformlar belirlemek üzerine yoğunlaşmıştır. Bu tez çalışmasında, INS-1E sıçan beta hücrelerinin insülin salgılarının düzenlenmesinde rol oynadığı düşünülen B35 sinir hücre modeliyle biyouyumlu ve biyobozunur polimerik yüzeyler üzerinde kültürü yapılarak, transplantasyonlarda primer adacıklar yerine kullanılabilecek modeller geliştirilmesi hedeflenmiştir. 
Bu kapsamda, iki hücre hattının ko-kültür koşullarının optimizasyonunu takiben, direkt temas ve özel geçirgen membran sistemlerini de içeren farklı ekim yöntemleri kullanılarak hücreler arası etkileşimler araştırılmıştır. Hücre kültürü çalışmalarına paralel olarak, poliglikolik asit (PGA), poli-L-laktik asit (PLLA), PGA/PLLA, kitosan ve kitosan/kitosan sülfat polimerik yüzeyleri, yapısal özellikler, in vitro bozunma profili ve hücre adezyonu yönünden karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. En uygun özelliklere sahip olduğu saptanan substrat üzerine aktarılan INS-1E hücreleri ile ko-kültür, morfoloji, canlılık ve işlevsellik açısından değerlendirilmiştir. Elde edilen sonuçlar, B35 ile birlikte kültürü yapılan INS-1E hücrelerinin direkt temasa bağlı olarak, morfolojik özellikler açısından rodent adacıklarına oldukça benzeyen psödo-adacıklar oluşturduğunu ve kitosan/kitosan sülfat polimerik yüzeyinin bu ko-kültürün adezyon, büyüme ve insülin gen ekspresyonunu en iyi şekilde desteklediğini ortaya koymuştur. Ko-kültür ve kitosan bazlı biyomateryali içeren bu sistem adacık transplantasyonlarında ve deneysel çalışmalarda kullanılmaya aday özgün bir modeldir.

Abstract:
Pancreatic islet transplantation is a viable cell-based treatment alternative for patients with type 1 diabetes, especially for those who experience hypoglycemic episodes. Much of research in this area currently focuses on generating in vitro transplantable models and identifying platforms that will facilitate and enhance islet survival and function. In the present study, INS-1E rat beta cells were cultured together with B35 nerve cell model on various biocompatible and biodegradable polymeric surfaces in order to establish models which could later serve as primary islet replacements for transplantation. 
For this purpose, following the optimization of co-culture conditions for the two cell lines, intercellular interactions were studied using direct contact systems and filter inserts. In parallel to the cell culture studies, polyglycolic acid (PGA), poly-L-lactic acid (PLLA), PGA/PLLA, chitosan and chitosan/chitosan sulfate polymeric surfaces were evaluated in terms of microstructure, in vitro degradation profile and cell adhesion. The INS-1E cells alone or in co-culture with the nerve cells were then transferred onto the most suitable substrate chosen among these polymers and were analyzed for morphology, viability and functionality. The results demonstrate that upon direct contact, B35 cells induce a spontaneous formation of INS-1E pseudo-islets, which closely resemble the morphology of native murine islets. Chitosan/chitosan sulfate polymeric surfaces best support the adhesion, growth and insulin gene expression of these co-cultures. Taken together, this novel in vitro model comprising of a B35/INS-1E co-culture and a chitosan-based material represents a promising candidate for use in islet transplantations and a valuable experimental tool for studying islet biology.