Geri Dön

Differentiation of vessel wall cells from umbilical cord blood mesenchymal cells for vascular tissue engineering

Damar doku mühendisliği amacıyla kordon kanı mezenkimal hücrelerinden damar duvarı endotel hücre farklılaşması

  1. Tez No: 619133
  2. Yazar: PINAR HÜNER OMAY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HAKAN BERMEK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Bioengineering, Polymer Science and Technology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 111

Özet

Batı ülkelerinde, küçük ve orta boyutlu kan damalarını etkileyen kardiyovasküler hastalıklar en başta gelen ölüm nedenidir. Amerika'da koroner arter hastalıklar %54 ten daha fazla oranda kardiyovasküler ile ilişkili ölümlere neden olmaktadır. Avrupa Kardiyovasküler Hastalık İstatistiklerine göre, kardiyovasküler hastalıklar Avrupa'da 4 milyon, Avrupa Birliği'nde 1,9 milyon ölüme neden olmaktadır. Son zamanlarda, sentetik greftlerin kullanımı (ePTFE ve Dacron gibi) kan damarı benzeri yapıların geliştirilmesine odaklanmıştır. Bununla birlikte, 6 mm'den küçük damar greftleri erken tromboz gelişiminden dolayı damar değişimlerinde yetersiz olmaktadır. Aynı zamanda bu materyaller düşük büyüme potansiyeline ve uzun vadede stenoz, tromboembolizm, kalsiyum birikimi ve enfeksiyona neden olmaktadır. Bu nedenle, doku mühendisliği kardiyovasküler hastalıkların tedavisinde yeni ve umut vadedici bir yaklaşımdır. Doku mühendisliği mühendislik ve yaşam bilimlerini bir araya getiren interdisipliner bir alan olarak tanımlanmaktadır. Amacı biyoloji ve mühendislik stratejilerini kullanarak organ ve doku fonksiyonlarının iyileştirilmesi ile klinik problemlerin çözülmesidir. Doku mühendisliğinin ana bileşenleri hücreler, moleküler sinyaller ve özelleşmiş yapı iskeletleridir. Hücre dışı kültür aşamasını takiben, oluşturulmuş yapay organ veya doku vücuda entegre edilmekte, bu yapı kan damarları tarafından nüfuz edilmekte ve yeni doku büyümesi desteklenmektedir. Damar mühendisliği doku mühendisliğinin dallarından biridir. Damar mühendisliği yaklaşımı biyomühendislik, doku mühendisliği, damar biyolojisi, kök hücre biyolojisi ve biyomalzeme teknolojilerini birleştirerek organ ve dokuların yenilenmesini sağlamaktadır. İlk kez 1986 yılında Weinberg ve Bell tarafından damar mühendisliğinde umut vaadedici bir gelişme olarak rapor edilmiştir. Doku mühendisliği ile oluşturulmuş kan damarları fonksiyonel olmalı, immünojenik ve trombojenik etkilere neden olmamalı, yüksek kan akış oranlarına uygunluk göstermeli, normal damara benzer viskoelastik özellik göstermeli ve vücuda entegre olmalıdır. Son yıllarda, kök hücreler doku mühendisliği alanında en büyük kaynak olarak yer almaktadır. Kök hücre tedavisinin en önemli avantajlarından biri hastanın kendi vücudundan izole edildiğinden dolayı doku reddinin olmamasıdır. Çoğalma potansiyeli ve farklılaşma kapasitesi, mezenkimal kök hücreleri doku mühendisliği uygulamalarında ön plana çıkarmaktadır. Mezenkimal kök hücreler vücutta yaygın olarak kemik iliği, yağ dokusu, kordon, iskelet kasları, dermis, perisitler, akciğer dokusu, diş pulpası ve periodontal ligamentlerde bulunmaktadır. Mezenkimal kök hücreler T lenfositleri, B lenfositleri, doğal öldürücü hücreler ve dendritik hücreler gibi çibrçok immün sistem hücreleri ile iletişim halindedir. Erişkin mezenkimal hücreler in vitro koşullarda çoğaltılarak ve doku mühendisliği metodları kullanılarak farklı hücre/doku tipleri oluşturulmak amacıyla kullanılmaktadır. Tıpta bu hücrelerin en önemli uygulaması doku-organ tedavisi ve yenilenmesidir. Kemik iliği mezenkimal kök hücre açısından zengin bir kaynak olsa da, son yıllarda yapılan çalışmalar bu hücrelerin göbek kordon kanında da bulunduğunu göstermiştir. Göbek kordon kanı, göbek kordon veninden doğum sonrasında toplanmaktadır. Göbek kordon kanı kaynaklı mezenkimal kök hücreler kemik iliğinde olduğu gibi farklılaşma potansiyeline sahiptirler. Diğer hücre kaynakları ile karşılaştırıldığında kordon kanı eldesi oldukça kolay ve ağrısız bir yöntemdir. Hücreler büyümeyi ve farklılaşmayı sürdürebilmeleri için iki boyutlu ya da üç boyutlu yapı iskeletlerine ihtiyaç duymaktadırlar. Doku mühendisliğinin diğer bileşeni hücrelerin büyüyebileceği bir ortam olan biyolojik ya da biyo-yıkılabilir yapı iskeletlerinin kullanımıdır. Yapı iskeletleri doğal (kollajen, fibrin) ya da sentetik polimerler (poliglikolid, polilaktid) olabilir. Yapı iskeletleri implantasyon sonrası yıkılabilir olmalı ve yerini yeni dokuya bırakmalıdır. Polidimetilsiloksan silikon olarak adlandırılan polimerik organo-silikon grubu içerisinde yer almaktadır. Polidimetilsiloksan en sık kullanılan silikon temelli organik polimerdir. Biyouyumluluk, optik gözlem, toksik ve yanıcı etkisi olmayan özellikleri ile bilinmektedir. Bu çalışmada, yoğunluk farkı metodu sayesinde izole edilen göbek kordon kanı kaynaklı mezenkimal hücreler, MesenCult® Besiyeri veya Standart Besiyeri olmak üzere iki farklı besiyerinde kültüre edilmiş ve büyüme karakteristikleri incelenmiştir. Buna karşılık büyümenin Standart Besiyeri'nde daha hızlı olduğu gözlenmiştir. Kordon kanından izole edilen mezenkimal hücreler mikroskobik olarak incelenmiş, hücre yüzey antijenlerinin ekspresyonu akım sitometri ile gösterilmiştir. Bunun yanı sıra izole edilen kordon kanı kaynaklı mezenkimal hücrelerin gerek mikroskobik gerek akım sitometrik analizleri bu hücrelerin kemik iliği kaynaklı mezenkimal hücrelerle aynı özellikte olduğunu göstermiştir. Çalışmada göbek kordon kanından izole edilen mezenkimal hücreler, vasküler endotel büyüme faktörü yardımıyla, iyi üretim uygulamaları koşullarında, in vitro ortamda endotel hücrelere başarıyla farklılaştırılmıştır. Farklılaşma, mikroskobik yöntemin yanı sıra akım sitometri kullanarak özelleşmiş hücre yüzey işaretleyicilerinin analizi ile de gösterilmiştir. Optimum vasküler endotel büyüme faktör miktarı, etkin kök hücre farklılaşması için 50 ng/mL olarak bulunmuştur. Yüzey modifikasyonlarının göbek kordonu kaynaklı mezenkimal hücrelerden farklılaştırılarak elde edilen endotel hücreler üzerindeki etkisi ve önemi, hücrelerin çoğalma kapasitesi polidimetilsiloksan yapı iskeletleri kullanılarak araştırılmıştır. Polidimetilsiloksan çizgi, artı, kare ve daire şekillerinde olmak üzere, yüzeyleri tekrarlayan farklı geometrik şekiller ve farklı derinlikler içerecek şekilde üretilmiştir. İki boyutlu olarak üretilen ve canlılık analizleri gerçekleştirilen yapı iskeletleri aynı zamanda, SIRM tekniği kullanılarak üç boyutlu olarak üretilmiştir. Hücre canlılık analizi, bu yüzeylerde büyütülmüş polidimetilsiloksan yüzeyler arasında artı şekilli yapı iskeletinin %80 oranında canlılığı arttırdığını, en yüksek hücre canlılığı ve proliferasyonu sağladığını göstermiştir. Yapı iskeletlerinin sterilizasyonu üç farklı yöntem ile test edilmiş ve üç farklı metodun da geometrik şekiller üzerinde herhangi bir negatif etkisinin olmadığı gözlenmiştir. Farklı geometrik şekillerde ve derinliklerde üretilen yapı iskeletlerinin hidrofobik özelliklerinin her tür içinde aynı olduğu gösterilmiştir. Çalışmada doğal damar benzeri yapı iskeletinin üretimi ve bu yapı iskeletlerinin hücre büyümesi ve farklılaşmasını olumlu yönde etkilediği başarıyla gösterilmiştir.

Özet (Çeviri)

In developed countries, cardiovascular diseases are the leading cause of mortality. In the USA, coronary artery diseases cause more than 54% of cardiovascular disease-related deaths. Recently, the use of synthetic grafts (such as ePTFE and Dacron) has been in focus to develop blood vessel substitutes. However, the small diameter grafts (< 6 mm) fails to replace vessels because of the early formation of thrombosis. Further, these materials have poor growth potential and long-term results, such as stenosis, thromboembolization, calcium deposition and infection. Therefore, tissue engineering has been a new and promising approach to treat cardiovascular disease. Vessel engineering is one of the branches of tissue engineering. It was first reported in 1986 by Weinberg and Bell and there has been considerable progress in the area of vascular engineering. Tissue engineered blood vessels should be functional. They should not cause immunogenic and thrombogenic effects. They must be compatible with high blood flow rates. Moreover, these scaffolds should have similar viscoelasticity to native vessels and be able to integrate well. In the past few years, stem cells have been the major cell source in tissue engineering. One of the advantages of stem cell theraphy is the elimination of tissue rejection because they come from the patient's blood. Expansion potential and differentiation capacity make mesenchymal stem cells more attractive in tissue engineering applications. Adult mesenchymal cells can be used to build various types of cells/tissues by proliferating in vitro conditions and using tissue engineering methods. The most important application of these cells in medicine is tissue-organ treatment and regeneration. Polydimethylsiloxane is included in a group of polymeric organo-silicon compounds that are commonly referred to as silicones. Polydimethylsiloxane is the most widely used silicon-based organic polymer. It is known for its biocompability, optically clear, inert, non-toxic and non-flammable properties. In the current study, mesenchymal cells obtained from umbilical cord blood were successfully differentiated into endothelial cells, in vitro, with the help of vascular endothelial growth factor, using good manufacturing practice conditions. The differentiation was assessed visually via microscopy as well as by detection of specific cell surface markers using flow cytometry. The optimum vascular endothelial growth factor dosage was 50 ng/mL for efficient stem cell differentiation. The effect and importance of the surface modifications on differentiation of endothelial cells from umbilical cord blood-derived mesenchymal stem cells and proliferation capability were investigated using polydimethylsiloxane scaffolds as the surface for cell growth. Polydimethylsiloxane surfaces were constructed to contain repeating various surface patterns. Twelve different repeating patterns were designed, such as straight lines, cross-shapes, circular shapes or square/diamond shapes. Cell viability analysis showed that polydimethylsiloxane surfaces with protruding cross-shaped structures provided the highest cell viability/proliferation support, providing an 80% increase of cell viability.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    518390

    Mezenkimal kök hücrelerin osteojenik farklılaşmasına fungal beta-glukanın etkilerinin incelenmesi

    The effects of fungal beta-glucan on osteogenic differentiation of mesenchymal stem cells

    LEYLA KAYİŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    BiyoteknolojiKocaeli Üniversitesi

    Kök Hücre ve Doku Yenilenmesi Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. GÖKHAN DURUKSU

  2. Tez No

    539985

    Investigation on the effects of mechanical forces on endothelial and monocytic cell behaviour by using microfluidic systems

    Mikroakışkan sistemler kullanılarak mekanik kuvvetlerin endotel ve monosit hücre davranışı üzerine etkilerinin incelenmesi

    SEMRA ZUHAL BİROL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. LEVENT TRABZON

  3. Tez No

    400722

    Electron microscopy complements genetic manipulation for understanding xylem development

    Başlık çevirisi yok

    UTKU AVCI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    BotanikNorth Carolina State University

    Bitki Islahı ve Genetik Ana Bilim Dalı

    DR. CANDACE H. HAIGLER

  4. Tez No

    748650

    Postnatal gelişim sırasında sıçan testis ve epididimislerinde konneksinlerin ekspresyon profilleri

    Expression profiles of connexins in rat testes and epididymis during postnatal development

    HALE NUR BEŞTAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    GenetikErciyes Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FEYZULLAH BEYAZ

  5. Tez No

    443936

    İnsan adipoz-kökenli mezenkimal kök hücrelerin mikroyerçekimi ve yerçekimi şartlarında adipojenik farklılaşmasının karşılaştırmalı olarak incelenmesi

    Comparative evaluation of the adipogenic differentiation of adipose-derived mesenchymal stem cells under microgravity and gravity conditions

    GÜLHAN ERDEM SUBAK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    BiyolojiAnkara Üniversitesi

    Disiplinlerarası Kök Hücre ve Yenileyici Tıp Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. YAŞAR MURAT ELÇİN

Geri Dön