3 boyutlu (3B) biyoyazıcı ile cilt dokusu modelinin geliştirilmesi ve yara iyileşmesiyle ilgili bazı genlerin ifade düzeylerinin karşılaştırılmalı olarak değerlendirilmesi
Development of a 3D skin tissue model using a 3D bioprinter and comparative evaluation of the expression levels of genes related to wound healing
Yazar: AISHA SULEYMANOVA
Danışman: PROF. DR. İLHAN ONARAN ; DOÇ. DR. NURTEN BAHTİYAR
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology

Özet:
Oldukça karmaşık bir süreç olan yara iyileşmesindeki  gen ifadelerinin düzeylerindeki değişimleri analiz etmek hem mekanizmaları ortaya çıkarmak hem de yaraların tedavisinin değerlendirilmesinde önem teşkil etmektedir. Son yıllarda 3 boyutlu biyoyazıcı teknolojileri ile in vitro cilt modellerinin geliştirilmesi in vivo yaklaşımlara önemli bir alternatif oluşturmuştur. Ancak gen ifade değişikleri açısından bu  tekniklerin  verilerinin in vivo  çalışmalardan elde edilenlerin yerini ne kadar tutabileceği  yönünde  çalışmalara ihtiyaç duyulmaktadır. Bu doğrultuda çalışmamızda 3 boyutlu (3B) biyoyazıcı teknolojisi kullanılarak geliştirilen cilt yara modellerinin, in vivo çalışmalar için bir değerlendirme kriteri olarak kullanılan  gen ifadelenmesi düzeyleri ile ne kadar taklit edebileceği araştırılmıştır. Bu amaçla öncelikle 3 boyutlu  biyoyazıcı kullanılarak oluşturulan iki katmanlı cilt modeli oluşturulmuş ve  oluşturulan çizik modeli sonrası iyileşme sürecinin 0, 3, 7 ve 10.  günleri  örnekler alınarak,  histolojik ve  yara iyileşmesi ile ilişkilendirilmiş ve yara iyileşme sürecin farklı evrelerinde ifade düzeylerinin değiştiği bilinen 7 kritik genin (KRT6A, KRT16, KRT17, KRT1, KRT10, COL1A1 ve IL-6)  ifade düzeyleri gerçek zamanlı polimeraz zincir reaksiyonu ile değerlendirilmiştir. Elde edilen veriler aynı zamanda literatürde yer alan yara iyileşmesi ile ilgili in vivo ve in vitro çalışmalar ile karşılaştırılmıştır. Histolojik bulgularımız 3 boyutlu cilt modelinin başarı ile oluştuğunu,  moleküler bulgularımız ise ilgili genlerin ifade düzeylerinin yara iyileşme sürecinde günlere göre farklı değişim gösterdiğini ortaya koymaktadır. Literatür karşılaştırmamız, 3 B cilt yara modelinin in vivo hayvan modeli ile büyük ölçüde uyumlu olduğunu ortaya koymaktadır. Ancak çalışmanın tek bir yara modeline kısıtlı olması da dikkate alınarak, farklı yara modellerinin de değerlendirildiği ilişkili çalışmaların sayısının artırılması ile  hayvan modellerine olan bağımlılığı azaltarak daha etik ve etkili in vitro modellerin geliştirilmesine mümkün olabileceğini umuyoruz.

Abstract:
Analyzing changes in gene expression levels during the complex process of wound healing is crucial for understanding the underlying mechanisms and evaluating wound treatment. In recent years, the development of in vitro skin models using 3D bioprinting technologies has emerged as a significant alternative to in vivo approaches. However, further studies are needed to assess how well the data obtained from these techniques can replace those from in vivo studies in terms of gene expression changes. In this study, we investigated how well skin wound models developed using 3D bioprinting technology can mimic the gene expression levels used as a benchmark in in vivo studies. To achieve this, a two-layered skin model was first created using 3D bioprinting, and samples were collected on days 0, 3, 7, and 10 following the creation of a scratch model to observe the healing process. The expression levels of 7 critical genes (KRT6A, KRT16, KRT17, KRT1, KRT10, COL1A1, and IL-6), which are known to exhibit varying expression levels during different stages of wound healing, were evaluated using real-time polymerase chain reaction (qPCR). The data obtained were also compared with in vivo and in vitro studies on wound healing available in the literature. Our histological findings confirmed the successful formation of the 3D skin model, and our molecular findings revealed that the expression levels of the relevant genes varied across different days of the wound healing process. The literature comparison indicated that the 3D skin wound model largely aligns with in vivo animal models. However, considering that the study is limited to a single wound model, we hope that increasing the number of related studies evaluating different wound models will reduce dependence on animal models, leading to the development of more ethical and effective in vitro models.