Self-nanoparticle forming immunostimulatory DNA: Structure-function relationship studies
Kendi kendine nanoparçacık oluşturan bağışıklık uyarıcı DNA: Yapı-fonksiyon ilişkisi çalışmaları
- Tez No: 246610
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İHSAN GÜRSEL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Allerji ve İmmünoloji, Biyoteknoloji, Allergy and Immunology, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Doğal bağışıklık, TLR9, scavenger reseptörleri, nanoparçacıklı ve dendrimerik CpG ODN, immünterapi, Innate immunity, TLR9, scavenger receptors, nanoparticulate and dendrimeric CpG ODN, immunotherapy
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 121
Özet
Toll-benzeri reseptörler (TLR) doğal bağışıklık hücrelerinde ifade edilen patern tanıyıcı reseptörler ailesinin en çok çalışılan ve en kritik üyesidir. Bu reseptörler bakteri/virüs DNA'sı, gram negatif bakterilerdeki lipopolisakkaritler (LPS), gram pozitif bakterilerdeki peptidoglikan, maya mantarlarındaki zimosan, parazitlerdeki lipopeptidler veya profilin proteinleri, hatta virüslerdeki tek veya çift sarmallı RNA'lar gibi mikrobiyal işaretleri tanırlar. TLR ailesinin birçok üyesi arasından, mikrobiyal DNA üzerindeki metillenmemiş dinükleotid motifleri tanıyan TLR9 reseptörleri güçlü bir Th1 etkili enflamatuar yanıt başlatırlar. Metillenmemiş CpG motifleri taşıyan sentetik oligodeoksinükleotidler, bakteri DNA'sını taklit ettiklerinden bulaşıcı hastalıklardan kansere, alerji/astıma kadar birçok sağlık problemlerinin tedavisinde kullanılabilir olmalarının yanında bağışıklık koruyucu ajan ve patojenlere karşı korunmayı geliştirmek için aşı adjuvanı olarak da kullanılabilirler. Şimdiye kadar birçok CpG ODN sınıfı tanımlanmış, bunların fare ve insanlarda bağışıklık sistemini farklı şekillerde aktive ettiği gösterilmiştir. Yapı-fonksiyon ilişkisi analizleri göstermiştir ki tek zincirli lineer ODN'ler kompleks multimerik DNA kümeleri şeklinde formüle edildiklerinde farklı yönde bağışıklığa yol açmaktadırlar. Son zamanlarda Guanozilerce zengin CpG ODN'lerin kompleks kümeler oluşturup bağışıklık hücrelerini farklı şekilde yönlendirerek anti-viral bağışıklık oluşturduğu bildirilmiştir. Ancak bu çeşit ODN' lerin klinikte kulanılması büyük ölçekli üretim esnasında üretimden üretime farklılıklar olması nedeniyle engellenmiştir. Bizim bilgimiz dahilinde, Guanozin zengini diziler haricinde kendi kendine nanoparçacık oluşturan DNA'lar bulunmamaktadır. Bu tez projesi dayanıklı, kendi kendine nanoparçacık oluşturan, G-yoksunu, CpG taşıyan ODN'ler ortaya çıkarmak için tasarlanmıştır.Bu tez çalışmasında yeni jenerasyon CpG ODN tasarlanmış olup yapısal ve bağışıklık sistemi üzerinde etkileri karakterize edilmiştir. Sonuçlarımız dendrimerik yapıların bilinen diğer ODN'lere kıyasla çok daha yüksek oranda bağışıklık uyarıcı potansiyelinin olduğunu önermektedir. Farelere in vivo ODN uygulamasından dört saat sonra, nanoparçacık oluşturan CpG ODN'lerin, kültür ortamındaki IFNg ve IL-12 üretiminden, dalak ve periton immün hücrelerini oldukça yüksek düzeyde aktive ettiği anlaşılmıştır. Hücreye alım ve bağlanma mekanizmalarını aydınlatmak için yapılan bloklama deneyleri en az bir çeşit skavenger (çöpçü) reseptörünün nanopartikül ODN'lerin hücreye alımında kritik rolü olduğunu ortaya çıkarmıştır. Sonuç olarak, bu verilerin ışığında nükleazlara karşı dirençli ve bağışıklık hücrelerine daha fazla bağlanmaları (ek bir ODN formülasyonu gerektirmeden) nanopartikül oluşturan CpG ODN kaynaklı bağışıklık aktivasyonuna katkıda bulunan faktörler olduğu söylenebilir. In vitro ve in vivo performansları bu yeni jenerasyon bağışıklık uyarıcı DNA'ların birçok klinik uygulama için güçlü adaylar olduğunu vurgulamıştır.
Özet (Çeviri)
Toll-like receptors (TLRs) are one the most critical and widely studied members of the family of pattern recognition receptors expressed on innate immune cells. They recognize microbial signatures, such as bacterial/viral DNA, LPS, from gram negative bacteria, peptidoglycan from gram positive bacteria, zymosan from yeast, lipopeptides or profilin protein from parasites, and even single or double stranded RNA of viruses. Among several members of TLR family, TLR9, that recognizes microbial unmethylated dinucleotide motifs on DNA initiate a robust Th1-biased inflammatory response. Synthetic oligodeoxynucleotides expressing unmethylated CpG motifs, mimic bacterial DNA effect and can be harnessed for the treatment of health problems ranging from infectious diseases to cancer, or to allergy/asthma as well as stand alone immunoprotective agents and also as a vaccine adjuvants that improve protection against pathogens. To date, various classes of CpG ODNs have been identified and were shown to induce differential immune activation in mice and man. Distinct structure-function relationship analyses revealed that these single-stranded linear ODNs alter the immune milieu as they are formulated to form complex multimeric DNA aggregates. Recently, Guanosine-rich D type CpG ODNs has been reported to form complex aggregates, that are differentially regulating immune cells to mount an anti-viral immunity. However, the clinical trials of this type are hampered mainly due to batch to batch variation during large-scale synthesis. To the best of our knowledge, there is no report on self-nanoparticle forming DNA except G-rich sequences. This thesis project was designed to generate stable, self-nanoparticle forming, G-run free, CpG expressing ODNs.In this thesis, we designed a new generation CpG ODN, then characterized their structural and immunological properties. Our results suggest that dendrimeric structure confers higher immunostimulatory potential unparallel to conventional ODNs. Following four hours of in vivo ODN administration into mice indicated that nanoparticle-forming CpG ODNs initiated substantially high spleen and peritoneal exudate cell activation as evidenced by IFNg and IL-12 production from culture medium. In order to shed light on the uptake and binding mechanisms, blocking experiments revealed that at least one type of scavenger receptor is critical for nanoparticle ODN internalization. Collectively, these data suggested that the improved stability to nucleases along with significantly higher binding to immune cells (no additional ODN formulation is required) seem to be the critical factors contributing to the nanoparticle CpG ODN mediated immune activation. The in vitro and in vivo performances implicated that these next generation immune stimulatory DNA molecules are promising candidates for various clinical applications.
Benzer Tezler
- Immunostimulatory mechanisms and immunotherapeutic applications of polysaccharide nanocarrier complexed with nucleic acid based TLR ligands
Nükleik asit temelli TLR ulaklarıyla kompleks oluşturan polisakkarit nanotaşıyıcıların immünstimulan mekanizmaları ve immünöterapötik uygulamaları
GİZEM TİNCER KÖNİG
Doktora
İngilizce
2013
Genetikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İHSAN GÜRSEL
- Kanser tedavisinde gen taşıyıcı olarak kendiliğinden düzenlenen peptit nanopartiküllerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of self-assembled peptide nanoparticles as gene carrier in cancer therapy
BETÜL BOZDOĞAN PALA
Doktora
Almanca
2017
BiyoteknolojiHacettepe ÜniversitesiNanobilim ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
- Molecular recognition based self assembly of engineered proteins on nanoscaled gold surfaces
Nano-ölcek metal yüzeylerde moleküler tanıma esaslı kendiliğinden montaj olabilen protein tasarımı
BANU TAKTAK KARACA
Doktora
İngilizce
2015
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANDAN TAMERLER
YRD. DOÇ. DR. BÜLENT BALTA
- Hedefli kanser tedavisine yönelik kil katkılı nanopartikül üretimi ve modellenmesi
Production and modeling of clay additive nanoparticle for targeted cancer treatment
DENİZ KARATAŞ
Doktora
Türkçe
2017
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiCevher Hazırlama Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SABRİ ÇELİK
DOÇ. DR. ADEM TEKİN
- Bazı nanoteknolojik immobilizasyon yöntemlerin katalaz enzimi aktivitesi üzerine etkisinin biyosensör yöntemi ile belirlenmesi
Determination of the effect of some nanotechnological immobilization methods on the activity of catalase enzyme by a biosensor method
LOKMAN ŞENER