Dış Kaynaklı Proje Süreçleri Yönetim Sistemi
Derkuş B. (Yürütücü), Arslan Y., Nemutlu E.
Önerilen projede tümör mikroçevresinin (TMÇ) gerek dinamik özellikleri bakımından gerekse de hücresel heterojenite açısından gerçeğe en yakın şekilde modellenmesiyle tümörijenik süreçlerin incelenmesi, tedavi geliştirme, ilaç geliştirme/test çalışmaları için bir platformun geliştirilmesi amaçlanmaktadır.
Dinamik ve 4-boyutlu (4D) hidrojeller malzeme biliminde yaşanan önemli gelişmelerdendir. Bu malzemeler doku mekanik davranışlarının in vitro ortamda elde edilmesi için biyolojik uygulamalarda üstünlük arz etmektedir. TMÇ’nin zamanla sertleşen bir dinamik yapıda olduğu göz önünde bulundurulduğunda kendiliğinden sıkılaşan hidrojellerin TMÇ’yi mekanik anlamda taklit edebilmek için önemli bir biyomalzeme sınıfı olduğu düşünülmektedir. Bu proje önerisinde ipek fibroin (SF), tiramin-fonksiyonel jelatin (GTA) ve tiramin-fonksiyonel hyaluronik asit (HTA) biyopolimerlerinden çok-fonksiyonlu, biyo-uyumlu ve dinamik (kendiliğinden sertleşen) bir TMÇ’nin geliştirilmesi planlanmaktadır. Komponentler ortogonal oksidatif çiftleme reaksiyonu vererek 1-dakikadan kısa sürede mekanik olarak dayanıklı hidrojeller oluşturacaktır. Öte yandan SF, içerdiği yoğun tirozin amino asitlerinin fenolik grupları üzerinden GTA ve HTA ile aynı reaksiyon ile yine mekanik olarak dayanıklı hidrojeller oluşturmaktadır. Üç-bileşenli SF/HTA/GTA (SHG) hidrojellerinin sinerjistik yapısı her bir bileşenin kattığı özel avantajlardan ileri gelmektedir. Hyaluronik asit TMÇ’de bulunan ve kanser hücrelerinin sevdiği bir hücre dışı matriks (HDM) bileşenidir. SF ve HTA mekanik olarak dayanıklı hidrojel oluştururken bu iki bileşen hücresel yapışmayı desteklememektedir. GTA ise içerdiği foksiyonel grupları vasıtasıyla SHG’ye hücresel yapışmayı destekleyen özelliği kazandırmaktadır. Öte yandan SF b-yaprak (b-sheet) oluşturabilen bir konformasyon yapısına sahiptir ve bu özellik SF’ye zamanla sıkılaşma özelliği kazandırmaktadır. Dolayısıyla elde edilecek SHG hidrojelleri (i) mekanik olarak dayanıklı 3D kültür ortamının oluşturulmasına, (ii) hücresel yapışma özelliğine, (iii) dinamik olarak zamanla sıkılaşabilecek ve kasılmalar yaparak yapısal dönüşümlere uğrayabilecek (4D) bir malzeme olması bakımından özgündür ve kanser araştırmalarına ilave olarak kök hücre farklılaşması, mekanobiyoloji ve doku mühendisliği uygulamalarında da kullanım potansiyeline sahiptir. TMÇ’yi en iyi şekilde taklit edebilmek için ayrıca çok-hücreli tümör mikro-dokuları oluşturulacaktır. Bu doğrultuda meme kanseri hücreleri (MCF-7), damar endotel hücreleri (HUVEC), fibroblast hücreleri ve insan monosit hücreleri (Thp-1)’nin agregatlaştırılmasıyla elde edilecek hetero-selüler mikro-dokular tümör doku stromasını ve tümör hücrelerini de içerecek bir yapıda olacaktır. Elde edilecek mikro-dokuların 4D SHG hidrojellerinde kültür edilmesinin ardından dinamik sürecin tümörijenik süreçlere (metastaz, apoptoz, nekroz, otofaji, EMT, anjiyogenez, vb.) etkileri transkriptom, proteom, metabolom ve gen ekspresyon (PCR) analizleri ile detaylı olarak incelenecektir. Dinamik SHG ortamında matriks mekanik özellikleri arttıkça Thp-1 hücrelerinin M2-makrofajlara dönüşecek olmaları ve M2-makrofajların vasküler endotel büyüme faktörü sekre etmelerinden dolayı damarlaşmayı destekleyici etkilerinin (anjiyo-indüktif) olacağı düşünülmektedir. Bu potansiyel koriyo-allantoik membran (CAM) modelinde ex ovo olarak incelenecektir. Son olarak geliştirilen platformda çok-hücreli tümör mikro-dokularına farklı anti-kanser ilaçlar uygulanarak dinamik 4D mikroçevrenin ve mikro-doku heterojenitesinin anti-kanser aktivitelere etkileri, ayrıca geliştirilecek platformun bir ilaç test platformu olarak kullanım potansiyeli incelenecektir.
Proje interdisipliner bir yapıya sahip olup malzeme kimyası ve doku mühendisliği, immünoloji, kanser, omik teknolojiler gibi alanları bünyesinde barındırmaktadır. Elde edilecek ürün için patent başvurusu yapılacaktır. Biyomalzeme, hücre kültürü, omiks teknolojiler alanlarında araştırmacılar yetiştirilecektir.