Geri Dön

Immunotherapeutic action of extracellular vesicles and effects of TLR signaling to immune dysfunction of SCI patients

Hücredışı keseciklerin immünoterapötik etkinlikleri ve TLR yolaklarının omurilik hasarlı hastalarda görülen immün disfonksiyona etkileri

PDF İndir

  1. Tez No: 457168
  2. Yazar: GÖZDE GÜÇLÜLER
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İHSAN GÜRSEL
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoloji, Biology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2017
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
  10. Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 179

Özet

Bu tezin temel amacı, dıştan yüklenmiş eksozomların hastalıklara karşı koruyucu ve terapötik taşıyıcılar olarak kullanımının in vivo uygulanabilirliğinin genişletilmesidir. Eksozomlar bütün hücreler tarafından salınmakta ve bütün vücut sıvılarından saflaştırılabilmektedir. Fakat saflaştırma sonrası eksozomların istenilen ligandlar ile yüklenmesi pek denenmiş bir yöntem değildir. Bu çalışmada, eksozomların kendi biyolojik kargolarının yanında CpG ODN dizinleri, model protein antijeni ovalbumin ve yağsı ligandlardan alpha-galactosylceramide (αGC) molekülü ayrı ayrı ya da birlikte kullanarak önce liyofilizasyonu yapılıp sonrasında da kontrollü rekonstrüksiyonu sonucunda bu kargoların eksozomlara başarılı bir şekilde yüklendiği gösterilmiştir. Eksozoma yüklenmiş ligandların immünolojik etkinliğinin yüklenmemiş serbest ligandların etkinliğinden daha yüksek düzeyde olduğu belirlenmiştir. In vivo çalışmalarda eksozoma yüklenmiş ligandların E.G7 timoma ve B16 melanoma tümör modellerinde oldukça etkili olduğu saptanmıştır. Gözlenen immün etkinlik artışının arkasındaki mekanizma, eksozomların hedef hücrelere kargoyu bozulmadan taşıyabilmesi ve antijene bağlı immün tepkinin gelişmesini sağlamasına bağlıdır. In vitro çalışmalar, CpG ODN'lerin eksozomlara yüklenmesiyle, serbest CpG ODN'lere göre immün uyarıcı etkinliğini artırdığını IL6, IL12, tip I ve II interferonlar gibi sitokinlerin yüksek seviyelerde salınmasını sağladığını gösterilmiştir. Bu artan immün etkinlik kısmen CD86/MHCII yüzey markörlerinin artışıyla gösterilen antijen sunum hücrelerin aktivitesindeki artıştan kaynaklanıyor olabilir. C57/B16 farelerin eksozomal CpG ODN ve OVA ile aşılanması güçlü bir anti-OVA Th1 tepkisine yol açmıştır. Aşılanmamış ve aşılanmış hayvanlarda timoma tetiklendiğinde, eksozomal aşı ile aşılanmış farelerin 85%'inde tümör gerilemişken, neredeyse bütün aşılanmamış hayvanlarda tümör gelişimi görülmüştür. Bu bulgular, CpG ODN'lerin eksozomlara yüklenmesiyle oluşan immün uyarıcı mekanizmanın, güçlü anti-OVA bağışıklığı sağladığını ve farelerde anti-tümör tepkisini geliştirdiğini göstermektedir. Bu tezin ikinci bir amacı, eksozomların ikiden fazla ligand ile yüklenmesinin uygulanabilir olduğunu göstermektir. İnvaryant doğal öldürücü T (iNKT) hücrelerinin ligandı αGC, eksozomlara OVA ve CpG ODN'lerin yanında üçüncü ligand olarak katılmıştır. Ön in vivo çalışmalar, αGC içeren eksozomların antijene bağlı immün tepkiye yol açmada ligandların serbest formlarina kıyasla çok daha etkili olduğunu ortaya çıkarmıştır. Terapötik tümör aşılaması modelinde, B16-OVA tümörü taşıyan hayvanlara 9. ve 15. günlerde iki eksozom enjeksiyonu yapılmış ve tümörlerde gerileme gözlenmiştir. Üç ligandla yüklenmiş eksozomlarla tedavi edilen farelerde eksozoma yüklenmemiş ligandlarla tedavi edilen farelere göre tümörlerde daha ciddi bir azalma görülmüştür. Bu çalışma, üçlü ligandlarla yüklenmiş eksozomların tümör gelişimini etkili bir şekilde geriletebildiğini ortaya koymuştur. Bu tezde ayrıca, hücre dışı keseciklerin (EV) otoimmün ve otoinflamatuar hastalıkların patogenezindeki rolü araştırılmıştır. Behçet Hastalığı'nın (BH) patogenezinin altında yatan mekanizma hala belirsizdir. Çalışmalarımız, BH hastalarının plazmalarında EV'lerin yanısıra bir cathelicidin grubu üyesi antimikrobiyal peptid olan LL37'nin yüksek miktarda bulunduğunu göstermiştir. Çarpıcı bir şekilde, plazmadaki LL37'nin büyük çoğunluğunun dolaşımdaki EV'lerle asosiye olduğu tespit edilmiştir. Bu bağlantı hem EVlerin monositlere ve plazmasitoid dendritik hücrelere sevkiyatının artmasına, hem de IL1β, IL6, IP10, IFNα gibi sitokinlerin üretiminin işaret ettiği üzere immün aktivasyonunun tetiklenmesi ve sürdürülmesine aracılık etmekte, böylece şiddetli ve uzun süreli BH patolojisine katkıda bulunmaktadır. Çalışmalarımızda LL37 seviyesi, plazmadaki EV miktarı ve sitokin üretimi arasında güçlü bir korelasyon olduğu bulunmuştur. Bu tezin son kısmında, kronik omurilik hasarlı hastalarda şiddetli nörolojik bozulmaya katkı sağlayan immün bozukluğun muhtemel bir mekanizması açığa çıkarılmıştır. Kronik omurilik hasarlı hastalarda enfeksiyona yatkınlık ile patojen ilişkili moleküler desenlerin (PAMP) tanınmasındaki bozukluklar arasında bir korelasyon olup olmadığı araştırılmıştır. Omurilik hasarlı hastalarda, B hücreleri ve CD4+ Treg hücrelerinin etkinliğinde bir bozukluk olmamasına rağmen, monositler ve plazmasitoid dendritik hücreler tarafından TLR7 ve TLR9 ligandlarının tanınmasının işlevsiz olduğu, bunun da düşük IFNγ ve IP10 üretimi ile yardımcı uyaran molekül ifadesinde azalmaya yol açtığı belirlenmiştir. Bu mekanizma, omurilik hasarlı hastalardaki immünolojik bozukluğa bağlı kalıcı komplikasyonlara olan katkısını açıklayabilir.

Özet (Çeviri)

The primary aim of this thesis is to extend the breadth of in vivo application of externally loaded exosomes as prophylactic or therapeutic carriers against disease treatment. Exosomes are secreted from all cells and could be purified from all bodily fluids; however, engineering of exosomes to carry specific ligands post-purification is a daunting task. Herein, we show that lyophilization of exosomes together with the biological cargo alone or in combination of CpG ODN motifs, model protein antigen ovalbumin or lipidic ligand alpha-galactosylceramide (αGC) followed by controlled reconstitution successfully internalizes these cargos within exosomes. Furthermore, the bioactivity of the loaded ligand(s) surpasses the unloaded free ligand activities. When tested in vivo, exosome incorporated ligand(s) proved to be significantly effective against model tumors such as E.G7 thymoma or established melanoma models. The mechanism behind this elevated immune activity is the ability of exosomes to be delivered to target cells and boost immune antigen dependent immune activation. Our in vitro findings revealed that encapsulation of CpG ODN into exosomes enhances immunostimulatory activity of CpG ODN than free form as evidenced by superior levels of cytokines like IL6, IL12 and Type-I and II interferons. This magnified immune activity might be partly due the increased APC activation observed as elevated CD86/MHCII surface marker expression. Immunization of C57/Bl6 mice with exosomal CpG ODN plus OVA induced strong Th1-biased anti-OVA response. Following thymoma induction in naive and OVA-immunized animals, >85% of exosomal vaccine treated mice cleared tumors whereas almost all naive animals were positive for tumor. This data suggests that CpG ODN encapsulation into exosomes improve immunostimulatory activity, provide better anti-OVA immunity thereby contribute effective tumor clearance in mice. A second aim of this thesis was to establish that it is feasible to load exosomes with more than two ligands. Next, invariant natural killer T (iNKT) cell ligand αGC was included within exosomes as the third element next to OVA and CpG ODN. Initial in vivo studies revealed that exosomes containing αGC were significantly more potent in inducing antigen dependent immune responses in comparison to free form of CpG ODN, OVA and αGC. In therapeutic tumor vaccine model, two exosome injections (@d: 9 and d: 15) were done to B16-OVA tumor bearing animals and tumor regression was followed. Mice that had triple exosomal ligands significantly reduced tumors compared to mice treated with non-exosomal ligands. This study confirmed that exosomes with triple ligands could be effectively control established tumor development. In this thesis, the elucidation of the involvement of extracellular vesicles (EVs) on the pathogenesis of autoimmune/autoinflammatory diseases was studied. The underlying mechanism in BD pathogenesis is still unclear. We found that one of the human cathelicidin group members, antimicrobial peptide LL37 along with EVs were elevated in active BD patients` plasmas. Strikingly, majority of plasma LL37 was associated with circulating EVs. We found that there was a strong correlation between i) LL37 level, ii) EV #/ml plasma and iii) cytokine production. In the last part of this thesis, one of the possible mechanisms of immune dysfunction contributing to severe neurological deterioration of chronic spinal cord injured (SCI) patients was unearthed. We aimed to investigate whether there is a correlation between susceptibility to infections of chronic SCI patients within the context of impaired innate recognition of pathogen associated molecular patterns (PAMPs). Our data implicated that although there was no dysfunction of B cell, or CD4+ Treg activity, but sensing TLR7 and TLR9 ligands by monocytes and pDCs were ablated in patients with SCI, leading to lower IFNγ and IP10 production along with co-stimulatory molecule expression, that could explain the immunological dysfunction in patient with SCI contributing to persistent complications.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    336902

    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

    İngilizce

    2013

    Genetikİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İHSAN GÜRSEL

  2. Tez No

    374366

    Liposome encapsulation overcomes D-type and K-type CpG ODN dichotomy and induces synergistic immune activation

    Lipozoma yüklenmiş D-tipi ve K-tipi ODN'lerin sinerjik immun aktivasyonu

    BEGÜM HAN HORULUOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İHSAN GÜRSEL

  3. Tez No

    883336

    Yumurtalık kanseri tedavisinde IL-6R / STAT 3 / PD-L1 hedefli lobarik asit ve lobarik asit -tosilizumab kombinasyonunun terapötik etkinliğinin belirlenmesi

    Determination of therapeutic effect of lobaric acid and lobaric acid – tosilizumab combination targeted at IL-6R / STAT 3 / PD-L1 in ovarian cancer treatment

    IBRAHIM GADAŞLİ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    BiyolojiAnkara Üniversitesi

    Temel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DEMET CANSARAN DUMAN

  4. Tez No

    444574

    Investigation of the role of cGAMP in differentiation of T lymphocytes

    T lenfosit farklılaşması üzerine cGAMP'ın rolünün incelenmesi

    BEGÜM YILDIZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İHSAN GÜRSEL

  5. Tez No

    335635

    Investigation of improved immunostimulatory activity of K and D type CpG ODNs in liposomes

    Lipozomlara yüklenmiş K ve D cpg ODN'lerin artan immün uyarıcı etkilerinin araştırılması

    İHSAN DERELİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. İHSAN GÜRSEL

Geri Dön