Investigation of the effects of bioactive peptide nanofibers on acute muscle injury regeneration
Biyoaktif peptit nanofiberlerin akut kas hasarı üzerindeki etkilerinin incelenmesi
- Tez No: 444664
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- 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: 107
Özet
İskelet kası insan vücudunun büyük bir kısmını kaplamaktadır. Hiyerarşik bir şekilde organize olmuş yapılardan meydana gelen heterojen bir dokudur. Bu hiyerarşik yapı, kas demetleri, kas fiberleri, miyofibriller ve miyofilamentlerden meydana gelmektedir. Kas hücreleri farklılaşmalarını tamamladıklarından dolayı kendilerini yenileme kapasiteleri oldukça kısıtlıdır. Kas yenilenmesi yalnızca yeni hücrelerin kas fiberleri ile birleşerek iskelet kasının boyutunu ve hacmini artırması ile gerçekleşmektedir. Kas uydu (satellit) hücreleri küçük ve tek çekirdek içeren kas öncül hücreleridir ve neredeyse hiç sitoplazmaları yoktur. Sarkolemma ve kas fiberlerinin bazal membranı arasında yer alırlar. Satellit hücreler iskelet kası öncül hücreleridir ve gerektiğinde kasa farklılaşabildikleri gibi satellit hücre havuzunu korumak için asimetrik bölünme ile satellit hücre olarak da kalabilirler. Normalde sessiz durumda beklerler fakat bir hasar durumu söz konusu olduğunda aktifleşip farklılaşmaya başlarlar. Yeni kas dokusu oluşturulması işlemine miyogenez adı verilir. Bu olay sırasında, satellit hücreler miyoblastlara farklılaşır ve miyoblastlar biraraya gelerek miyofiberleri meydana getirir. Miyogenezi düzenleyen birçok gen vardır ve bu genlerden her biri miyogenezin farklı bir aşamasında aktifleşmektedir. Genlerin artması ve azalması ile hücrelerin farklılaşma kapasiteleri belirlenmektedir. Peptit nanofiberler kendiliğinden biraraya gelerek oluşan çok moleküllü yapılardır ve rejeneratif tıp/doku mühendisliği alanında gelecek vaat eden moleküllerdir. Doku mühendisliğinde peptit tabanlı moleküllerin kullanılması geniş bir çalışma alanıdır ve kemik, kıkırdak, cilt ve sinir gibi birçok dokunun tedavi araştırmalarında kullanılmaktadır. İskelet kasında en fazla bulunan moleküllerden biri olması sebebi ile bu tez çalışmasında laminini taklit eden peptit molekülleri (LM/E-PA) tasarlanıp sentezlenmiştir. Biyoaktif grubu laminin molekülünü taklit edecek şekilde işlevsel hale getirilmiştir ve bu grup satellit hücre farklılaşmasını hızlandırmaktadır. Daha önce grubumuzda yapılmış olan bir çalışma da LM/E-PA molekülünün hücresel düzeyde kas farklılaşmasına destek olduğu gösterilmiştir. Bu tez çalışmasında ise araştırmalar bir adım ileriye taşınarak malzemenin klinik önemi in vivo sıçan modeli üzerinde araştırılmıştır. Bulgularımız iskelet kasının yenilenme kapasitesinin arttığını ve buna bağlı olarak yenilenme süresinin kısaldığını göstermektedir. Bu çalışma, biyoaktif peptit nanofiberlerin akut kas hasarı üzerindeki doku ve molekül seviyesindeki iyileşmeye etkilerinin araştırıldığı ilk çalışmalardan biridir. Özet olarak, laminini taklit eden biyoaktif iskele sistemleri kas hasarına karşı yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinde gelecek vaat eden malzemelerdir.
Özet (Çeviri)
Skeletal muscle constitutes a large part of the human body. It is a hierarchically organized heterogeneous tissue and is composed of muscle fiber bundles, muscle fibers, myofibrils and myofilaments. Since muscle cells are terminally differentiated, they have limited capacity to renew themselves. Only new cells can fuse with muscle fibers and increase the size and volume of skeletal muscle. Myosatellite cells or satellite cells are small, mononuclear progenitor cells with virtually no cytoplasm. They are located in between the sarcolemma and basement membrane of terminally-differentiated muscle fibers. Satellite cells are precursors to skeletal muscle cells, and are able to give rise to satellite cells or differentiated skeletal muscle cells. They are normally found in silent state in adult muscle, but act as a reserve cell population that is able to proliferate in response to injury and give rise to regenerated muscle and to more satellite cells. Formation of the new muscular tissue is called myogenesis. During this event, satellite cells differentiate into myoblasts, and then myoblasts fuse with each other in order to form myofibers. There are many genes that regulate the myogenesis process and each of them is activated in a different step of myogenesis. Increased or decreased levels of gene expression determine the differentiation capacity. Peptide nanofibers are supramolecular structures formed via self-assembly and they are promising molecules in regenerative medicine and tissue engineering. Peptide-based molecules for tissue regeneration is a widely studied area and currently used in the treatment-investigation of many different tissues such as bone, cartilage, skin and nerve. Since laminin is one of the most abundant proteins found in the basal membrane of the skeletal muscle; in this thesis, we designed and synthesized a laminin-mimetic bioactive (LM/E-PA) molecule functionalized with bioactive groups for mimicking laminin activities and capable of accelerating satellite cell activation. Our research group had previously shown that LM/E-PA containing nanofibers can support muscle differentiation in vitro. In this thesis, the clinical relevance was demonstrated further by assessing laminin-mimetic bioactive scaffold in acute muscle injury in an in vivo rat model. Our findings revealed that this scaffold system significantly promotes satellite cell activation in skeletal muscle and accelerates regeneration following acute muscle injury. In addition, our findings show that the regeneration capacity of the skeletal muscle was increased and consequently regeneration time was reduced. This study is one of the first examples of molecular level and tissue level regeneration of skeletal muscle by using bioactive peptide nanofibers following acute muscle injury, and shows that laminin mimetic nanofiber system is a promising material for development of new therapeutic curatives for acute skeletal muscle injuries.
Benzer Tezler
- Investigation of the effects of supramolecular structures of cationic peptides on antibacterial activity
Katyonik peptitler ve supramoleküler nanoyapılarının antimikrobiyal amaçla kullanılması
MUSTAFA BETER
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Biyoteknolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- Biomedical applications of peptide nanostructures
Peptit nanoyapıların biyomedikal uygulamaları
MELİS ŞARDAN EKİZ
Doktora
İngilizce
2016
Biyokimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
- Characterization of peptide amphiphile nanofibers their interactions with chondroprogenitor cells and morphological analysis of tissues from transgenic animals
Peptit amfifil nanofiberlerinin karakterizasyonu, kondrosit öncülü hücrelerle etkileşimleri ve transgenik hayvanlara ait dokuların morfolojik analizi
AYŞEGÜL TOMBULOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Biyokimyaİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÖZGÜR GÜLER
YRD. DOÇ. DR. AYŞE BEGÜM TEKİNAY
- Biomedical application of an enzymatically synthesized biopolyester
Enzimatik olarak sentezlenmiş bir biyopoliesterin biyomedikal uygulaması
ŞENOL BEYAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Keçi sütünden elde edilen protein hidrolizatlarının MCF-7 meme kanseri hücreleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of protein hydrolysates obtained from goat milk on MCF-7 breast cancer cells
KIYMET ÖZLEM ŞAHNA
