Production and characterization of siRNA loaded magnetic nanoparticles to be used in cancer treatment
Kanser tedavisinde kullanılmak üzere siRNA yüklü manyetik nanopartiküllerin üretimi ve karakterizasyonu
- Tez No: 478506
- Danışmanlar: PROF. DR. EMİR BAKİ DENKBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Genetik, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Bioengineering, Genetics, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: nanoonkoloji, demir oksit nanoparçacıkları, jelatin, siRNA, nanooncology, iron oxide nanoparticles, gelatin, siRNA
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 92
Özet
Kanser, gelişmiş ve gelişmekte olan ülkelerde önde gelen ölüm nedenlerinden biridir ve sigara içme, fiziksel hareketsizlik ve beslenme alışkanlıkları gibi faktörler kanserin gelişme olasılığını arttırmaktadır. Kromozomların yeniden düzenlenmesi nokta mutasyonu ve gen amplifikasyonu, kinaz inhibitörleri, büyüme faktörleri, reseptörler, transkripsiyon faktörleri kaskadını ve sinyal iletim elemanlarını etkileyerek hücre proliferasyonunun bozulmasına ve işlev değişikliğine neden olur. Bu eylemler, neoplazi adı verilen hücrelerin anormal büyümesine neden olur. Kanser tedavisinde nanoteknolojiye dayalı yaklaşım, terapötik araçların güvenliğini ve etkinliğini arttırarak yeni nesil stratejiler geliştirmede büyük bir avantaj sağlamaktadır. Önemli ölçüde terapötik potansiyele sahip olan RNA interferans (RNAi) mekanizması, küçük çift sarmallı RNA'ların sekansa spesifik post-transkripsiyonel gen susturulmasına yol açan yüksek etkili regülatör olarak bilinir. Bu mekanizma ile spesifik genlerin ekspresyonlarının inhibe edilebileceği kanıtlanmıştır. RNAi yolağının bir parçası olan küçük interfere edici RNA (siRNA) çeşitli genetik hastalıkların yanı sıra kardiyovasküler hastalıklar ve çeşitli kanserleri tedavi etmek için kapsamlı bir şekilde incelenmiştir. Ancak, siRNA'lar hücrelere verildiğinde polianyonik yapısı nedeniyle hücre zarını etkin bir şekilde geçemez. Bu nedenle siRNA'nın hücre içindeki spesifik hedefe ulaşabilmesi ve enzimatik parçalanmadan korunması için taşıyıcı sistemlere ihtiyaç duyulmaktadır. siRNA için uygun taşıyıcıyı seçmek için biyouyumluluk, terapötik etkinlik, üretim kolaylığı gibi özellikler oldukça önemlidir. Bu çalışmada, demir oksit nanoparçacıkların doğal biyopolimer jelatin ile kaplanması, hücresel proliferasyon yolağında etkin olan mTOR geninin inhibisyonunu sağlayan siRNA'ların bu yapılar ile etkileştirilmesi ve kolon kanseri hücrelerinde terapötik etkinliğin sağlanması hedeflenmektedir. Bu amaçla, demir oksit nanoparçacıkları ve jelatin kaplı demir oksit nanoparçacıkları sentezlenmiş, optimizasyon parametreleri ve karakterizasyonları değerlendirilmiştir. Parçacıkların morfolojik incelemesi SEM (Scanning Electron Microscopy) analiziyle ortaya konmuştur. Üretilen nanoparçacıkların boy-boy dağılımları ve yüzey yükleri Zeta-Sizer kullanılarak elde edilmiştir. Nanoparçacıkların kimyasal yapılarını belirlemek için moleküler bağ karakterizasyonu Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) ölçümleri alınmıştır. Hazırlanan parçacıkların manyetik özellikleri VSM (vibrating sample magnetometer) ve ESR (electro spin resonance) teknikleriyle değerlendirilmiştir. Jelatin kaplı demir oksit nanopartikülüne hedef siRNA'lar yüklenmiş ve (%) bağlanma verimleri elde edilmiştir. siRNA yüklü nanoparçacıkların model kolon kanseri hücre hattı, Caco-2 ve fare fibroblast hücre hattı, L929 hücreleri ile etkileşimleri yapılmıştır. Farklı konsantrasyonlarda yüklenen siRNA'ların ve hücrelerle inkübasyon sürelerinin etkisi incelenerek, hücrelerde sitotoksite çalışmaları MTT analiziyle ortaya konmuştur. MTT testi ile, siRNA-jelatin-demir oksit nanopartiküllerinin her iki hücre hattı üzerinde herhangi bir taşıyıcı kullanılmadan verilen siRNA'lara göre toksik etkisinin önemli derecede fazla olduğu gösterilmiştir. Ayrıca elde edilen sonuçlara göre seztezlenen nanopartiküller ticari siRNA taşıyıcısı olarak kullanılan HiperFect ile benzer antikanser etkinlik göstermiştir. Sunulan çalışma ile kolay sentezlenen, ucuz ve biyouyumlu jelatin kaplı demir oksit nanopartiküllerin siRNA taşıyıcısı olarak umut vaad eden sistemler olduğu gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Cancer is one of the leading causes of death in economically developed and developing countries and factors such as smoking, physical inactivity and nutritional habits are increasing the possibility of its development. After decades of extensive research of cancer, today it can be described as a genetic disease of the somatic cell. Genetic changes such as rearrangements of chromosomes (deletion, translocation, insertion), point mutation, gene amplification are affecting kinase inhibitors, growth factors, receptors, a cascade of transcription factors and signal transduction members are leading to an impaired balance of cell proliferation and changes in the function of genes that induce apoptosis. These actions are leading to the abnormal growth of the cells called neoplasia. An approach based on nanotechnology provides a great promise in developing strategies for cancer treatment by helping to improve the safety and efficacy of therapeutic delivery vehicles. Powerful investigational tools with great potential in therapeutics-RNA interference (RNAi) is known as a highly efficient regulatory process in which short double-stranded RNAs are giving rise to sequence-specific posttranscriptional gene silencing. With time it has been proven that specific protein expression can be inhibited. Small interfering RNA (siRNA) as part of RNA interference process has been extensively studied to treat various genetic diseases, cardiovascular diseases and various cancers. However, due to its polyanionic nature siRNAs cannot cross the cellular membrane that is why it needs a carrier to prevent enzymatic degradation and to take siRNA to the specific target inside the cell. Properties such as safety, effectiveness, ease of manufacturing and production are quite important to consider when selecting a proper carrier for siRNA. In this work iron oxide nanoparticles are coated with natural biopolymer gelatin, loaded with mTOR siRNA targeting specific oncogene with the aim to deliver gene silencing complex to colon cancer cells inducing therapeutic effect. For this iron oxide and gelatin coated iron oxide nanoparticles were synthesized, optimized and characterized. Morphological characterization was done using SEM (Scanning Electron Microscopy). Size and surface charge of produced nanoparticles was revealed by Zeta-Sizer (3000 HSA, Malvern, England). To determine the chemical structures of the nanoparticles, molecular bond characterization had been performed using Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) (Nicolet iS10, USA). VSM (vibrating sample magnetometer) and ESR (electro spin resonance) are used to analyse magnetic properties of the prepared particles. siRNA was loaded to gelatin coated iron oxide nanoparticles and its binding efficiency (%) was examined. siRNA loaded nanoparticles were transfected to colon cancer cell line CaCo-2 and mouse fibroblast cell line L929. Cell cytotoxicity test, MTT was performed using different concentrations of siRNA and under different incubation time MTT assay showed that toxic effect in both cell lines was significantly higher when siRNA loaded gelatin coated IONs were used. Also, according to the results obtained, synthesized gelatin coated IONs showed similar anticancer activity as HiperFect which is commercial siRNA carrier. This work showed that gelatin coated iron oxide nanoparticles as cheap and easily synthesized carrier are promissing tool for siRNAs delivery.
Benzer Tezler
- Preparation and characterization of nano- and micro- particles for targeted drug delivery in cancer therapy
Kanser tedavisinde hedefli ilaç taşinimi için nano- ve mikro- parçaciklarin hazirlanmasi ve karakterizasyonu
MAİDE GÖKÇE BEKAROĞLU
Doktora
İngilizce
2023
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİM İŞÇİ TURUTOĞLU
- Polimer karışımları kullanılarak nanokompozit jellerin hazırlanması, karakterizasyonu ve biomedikal uygulamaları
Preparation and characterization of nanocomposite gels using polymer blends and biomedical applications
DARİUSH NİKJOO
- Etibank Üçköprü krom zenginleştirme tesisi artıklarından küçük boyutlu kromitin zenginleştirilmesi
Concentration of fine chromite tailings from Etibank Üçköprü gravity concentration plant
ALİ GÜNEY
- Production of antibacterial biobased blends for biomedical use
Biyomedikal alanlarda kullanılmak üzere antibakteriyel özellikli biyobazlı harmanların eldesi
METE DERVİŞCEMALOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR
- Poli laktik-ko-glikolik asit nanopartikülleri kullanarak hedefli hücrelerde RNA interferans ile gen susturma yöntemi geliştirilmesi
Development of gene silencing method with RNA i̇nterference in target cells usi̇ng poly lactic-co-glycolic acid nanoparti̇cles
ŞEYMA CEYLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyoteknolojiBezm-i Alem Vakıf ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FAHRİ AKBAŞ
YRD. DOÇ. DR. FATEMEH BAHADORI