Development of a siRNA delivery system for the treatment of osteoporosis
Kemik erimesi tedavisi için bir siRNA salım sistemi geliştirilmesi
- Tez No: 504529
- Danışmanlar: PROF. DR. VASIF NEJAT HASIRCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 138
Özet
En sık görülen kemik hastalığı olan kemik erimesi (osteoporoz), düşük kemik kütlesi ile karakterize edilen, kemik kırılganlığının ve kırılmalara karşı duyarlılığın artmasından kaynaklanan bir iskelet sistemi hastalığıdır. Hastalıkta görülen yüksek kemik yıkımının sebebinin osteoklastların sayısal ve işlevsel olarak artmasından kaynaklı olduğu bilinmektedir. Osteoklast farklılaşması ve kemik yenilenmesinde reseptör aktivatör nükleer faktör kappa B (RANK)/reseptör aktivatör nükleer faktör kappa B ligandı (RANKL) sistemi çok önemli bir rol oynamaktadır. RANKL, osteoklast öncülerinin ve osteoklastların hücre zarları üzerinde bulunan RANK reseptörüne bağlanarak, bu öncülerin osteoklasta farklılaşmasında ve farklılaşmış olan osteoklastların işlevlerinin artmasında görev almaktadır. Günümüzde kullanılan bisfosfonatlar, Denasumab ve teriparatit gibi tedavi yöntemlerinin düşük biyoyararlanımlığı, yol açtığı mide problemleri ve uzun süreli kullanımlarda ortaya çıkan güvenilirlilik sorunlarının olması, bu ilaçların salım sistemleri içerisinde uygulanması gerekliliğini doğurmuştur. Son yıllarda yapılan araştırmalar sonucunda kemik patolojisinin moleküler altyapısının çok daha iyi anlaşılmasıyla, yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesinde, RNA interferans (RNAi) yaklaşımının kullanımı önem kazanmıştır. Küçük interferans RNA (siRNA) çift zincirli bir RNA molekülü olup, hücre içerisinde gen ifadesini baskılamak için kullanılmaktadır. Bu çalışmada, kemik erimesi tedavisi için kullanılmak üzere, kemik dokusuna hedeflenmiş ve intravenöz olarak enjekte edilebilecek bir siRNA salım sistemi geliştirilmiştir. Polietilenimin (PEI) (polikatyonik molekül) ve RANK siRNA kullanılarak oluşturuan kompleksler poli(laktik asit-ko-glikolik asit) nanokapsüllerinin içerisine yüklenmiştir. Kemik hedeflemesinin yapılabilmesi için, oluşturulan kapsüller, osteokondüktif bir sekans olan, elastin benzeri rekombinamer (ELR) ile kaplanmıştır. Kapsüller üzerindeki ELR kaplaması, Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM), Geçirimli Elektron Mikroskopu (TEM) ve X-Işını Fotoelektron Spektroskopisi (XPS) yöntemleri kullanılanarak gösterilmiştir. Ayrıca, düşük toksisite ve en yüksek etkiyi gösteren nitrojen fosfat oranına (N/P oranı; sırasıyla PEI ve siRNA) sahip olan PEI:RANK siRNA kompleksi belirlenmiştir. Bu çalışmanın sonucuna göre, N/P 20 oranına sahip olan PEI:RANK siRNA kompleksleri PLGA nanokapsüllerinin içerisine yüklenmiştir ve enkapsülasyon verimliliği % 48 olarak hesaplanmıştır. Bu komplekslerin kapsüllerden salım kinetiği ise 15 gün boyunca çalışılmış ve Higuchi salım kinetiğine uyduğu gösterilmiştir. Bu kapsüller osteoklast öncü hücrelerine uygulanmış ve RANK mRNA seviyelerinin istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde azaldığı gösterilmiştir (53%). Ek olarak, uygulanan salım sistemi sayesinde osteoklast öncülerinin osteoklasta farklılaşması da baskılanmıştır. Osteoklast öncülerinin farklılaşmaları sırasında PEI:RANK siRNA yüklü PLGA nanokapsülleri ile muamele edilmesi osteoklastik aktivitenin de azalmasına yol açmıştır. Sonuç olarak, oluşturulan salım sistemi kemik erimesi tedavisinde kullanılacak alternatif bir tedavi yöntemi olma potansiyeli taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
Osteoporosis, the most common disease of bone, is a skeletal disorder associated with low bone mass, increase in bone fragility and in susceptibility to fractures. The high bone resorption rate is shown to be due to increased number and activity of the osteoclasts. Receptor Activator of Nuclear Factor kappa B (RANK)/ Receptor Activator of Nuclear Factor kappa B Ligand (RANKL) system plays a crucial role in osteoclast differentiation and bone remodeling. RANKL participates in differentiation and activation of osteoclasts by binding to its receptor RANK expressed on osteoclast progenitors and mature osteoclasts. The currently used drugs for osteoporosis, such as use of bisphosphonates, Denosumab and teriparatide, have low bioavailability, long-term safety concerns and cause gastric problems. This led to the need for delivering the drugs in carrier systems to increase their bioavailability and decrease their side effects. In recent years, however, the increased understanding of molecular background of bone pathology, the use of RNA interference (RNAi) gained interest in developing new treatment strategies for the disease. Small interfering RNA (siRNA) is a double stranded RNA (dsRNA) molecule which is used in this context to inhibit the translation of abnormal gene expression in cells. In this study, we developed a potentially intravenously injectable siRNA-delivery system that can target osteoclasts in bone tissue for the treatment of osteoporosis. Polyethyleneimine (PEI), a polycationic molecule, was used as a complex with RANK siRNA which was then loaded into poly(lactic acid-co-glycolic acid) (PLGA) nanocapsules. The loaded nanocapsules were coated with a genetically engineered osteoconductive polypeptide, Elastin like recombinamer (ELR) designed to attach especially to bone minerals, to specifically target the drug loaded nanocapsules to the bone tissue. The carrier system constructed was studied by Scanning Electron Microscopy (SEM), (Transmission Electron Microscopy) TEM and X-Ray Photoelectron Spectroscopy (XPS) to show the ELR coat on the capsules. Different nitrogen to phosphate ratios (N/P) (presenting PEI and siRNA, respectively) for the PEI:RANK siRNA complexes were studied to determine the least toxic and most effective complex which would lead to satisfactory RANK mRNA inhibition. As a result of that study, the N/P ratio of 20 was chosen to construct the complex to be loaded in the PLGA nanocapsules. The encapsulation efficiency of the PEI:RANK siRNA complex (N/P 20) into PLGA nanocapsules were 48% and its release kinetics followed the Higuchi kinetics for 15 days. The PEI:RANK siRNA loaded PLGA nanocapsules significantly inhibited RANK mRNA (53 %) in an osteoclast precursor cell line. The differentiation of the precursors into mature osteoclasts was also suppressed by the delivery system. Treatment of differentiating osteoclasts with the PEI:RANK siRNA loaded PLGA nanocapsules inhibited their osteoclastic activity. In conclusion, the delivery system designed has the potential to serve as an alternative treatment method for use in the treatment of osteoporosis.
Benzer Tezler
- siRNA yüklü ilaç taşıyıcı sistem geliştirilmesi ve anti-kanser etkisinin in vitro değerlendirilmesi
Development of a siRNA-loaded drug delivery system and evaluation of its anti-cancer activity in vitro
EZGİ ÖNER
Doktora
Türkçe
2020
BiyoteknolojiMarmara ÜniversitesiFarmasötik Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE GÜLTEN KANTARCI
PROF. DR. FATMA JULİDE AKBUĞA
- Kanser tedavisinde gen susturulması için hyalüronik asit-polietilenimin taşıyıcı sisteminin geliştirilmesi
Development of hyaluronic acid-polyethyleneimine delivery system for gene silencing in cancer treatment
BESTE ÇAĞDAŞ TUNALI
Doktora
Türkçe
2019
BiyomühendislikHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EDA ÇELİK AKDUR
PROF. DR. MUSTAFA TÜRK
- Sirna taşınması için bitkisel kaynaklı eksozom eldesi ve değerlendirilmesi
Evaluation and obtaining of plant derived exosome for sirna delivery
BURAK ÖZCAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyoteknolojiAnadolu ÜniversitesiFarmasötik Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEHİYE ŞENEL
- siRNA yüklü albumin taşıyıcı sistemlerin inhaler uygulama için geliştirilmesi ve değerlendirilmesi
Development and evaluation of siRNA loaded albumin carri̇er systems for inhaler applications
SERDAR ALAGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyoteknolojiAnadolu ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÜLAY BÜYÜKKÖROĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ BEHİYE ŞENEL
- Doğal ve sentetik polimerlerin değişik kombinasyonları ile hazırlanan ilaç ve gen taşıyıcı sistemler: Sentez ve karakterizasyonları ile birlikte uygulama alanlarının belirlenmesi
Drug and gene delivery systems of synthetic and natural polymers: Synthesis, characterization and biomedical applications
CEYDA ŞİMŞEK