Engineering of probiotic Saccharomyces boulardii as a host for living therapeutic applications
Probiyotik Saccharomyces boulardii'nin yaşayan terapötik uygulamalarında konak olarak kullanılmak üzere geliştirilmesi
- Tez No: 762983
- Danışmanlar: DOÇ. DR. URARTU ÖZGÜR ŞAFAK ŞEKER
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Biology, Biotechnology, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- 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: 99
Özet
Hastalıkların tedavisinde kullanılan terapötik moleküller veya biyolojik olarak aktif maddeler, yüksek maliyetli ve sınırlı erişilebilirlik ile kimyasal sentez yöntemleri kullanılarak üretilmektedirler. Terapötik moleküller üretmeye yönelik bu yaklaşım, yaşamı değiştiren maddelerin üretilmesini sağlasa da, hala tedavi bekleyen sayısız hastalık vardır. Bu nedenle çok sayıdaki bu hastalıkların tedavi ihtiyaçlarını sadece konvansiyonel üretim yaklaşımları ile karşılamak mümkün olmayacaktır. Canlı terapötikler, terapötik moleküllerin üretimi ve insan vücuduna doğrudan verilmesi için programlanmış hücrelerdir ve endüstriyel ortamlarda biyomoleküller üretmek için uzun süredir kullanılmaktadırlar. Ayrıca, kanser, diyabet, inflamatuar bağırsak sendromu, ülser ve kolit gibi hastalıkları tedavi etmek için canlı organizmaları tasarlayan ve programlayan birçok çalışma yapılmıştır. Saccharomyces boulardii CNCM I-745, insanlarda çok uzun süredir probiyotik olarak kullanılan bir maya suşudur. S. boulardii, bugüne kadar insan tıbbında kullanılması onaylanan ilk ve tek maya suşudur. S.boulardii'nin mikrobiyomu yenilemek ve patojenlerle rekabet etmek de dahil olmak üzere konakçısına birçok faydası olduğu gösterilmiştir. Ayrıca, S.boulardii, insan vücudu ile büyük uyumluluğu ve karmaşık moleküller üretmemizi sağlayan metabolik özellikleri nedeniyle canlı bir terapötik fabrika olarak tasarlanıp programlanacak umut verici bir organizmadır. Bunu hedefleyerek, antibiyotik direncinin yayılması için sorun yaratacağından ileriki adımlarda antibiyotik direnç genlerinin kullanımını ortadan kaldırmak için sentetik biyoloji araçlarını kullanarak bir TRP1 auxotroph S.boulardii suşu oluşturduk. Bunu yapmak için, CRISPR CAS-9 sistemini ve hedef gene (TRP1) eklenecek bir durdurma kodonunu barındıran bir donör DNA'yı kullandık. TRP1 oksotrof suşunun yapısını doğruladıktan sonra, güçlü, kurucu bir promotör, hücre dışı sinyal dizisi (Alfa dizisi) ve bir sonlandırıcı (CYC1) içeren bir epizomal ekspresyon vektörü tasarladık. Daha sonra, rekombinant olarak üretmek ve bağırsağa salgılamak için Intrinsic Factor proteini (B12 vitamini emiliminden sorumlu anahtar protein) dizisini vektöre yerleştirdik. Ancak, ön verilerimize göre, ilgilenilen proteinin bir ifadesini gözlemleyemedik, bu da sistemin düzgün çalışması için daha fazla optimizasyon ve araştırmaya ihtiyaç duyduğunu gösteriyor. Terapötik amaçlar için tasarlanabilecek oksotrofik maya suşlarının eksikliği göz önüne alındığında, mühendislik ürünü S.boulardii suşumuz, tedavisini bekleyen farklı bozukluklara karşı maya bazlı canlı terapötik uygulamalarda kullanılabilir.
Özet (Çeviri)
Therapeutic molecules or biologically active agents used in the treatments of disorders have been manufactured employing chemical synthesis methods with high costs and limited accessibility. Even though this approach to producing therapeutic molecules has enabled life-changing substances to be produced, there are still countless diseases waiting for a cure. Therefore, it would not be possible to meet the treatment needs via just conventional manufacturing approaches. Living therapeutics are programmed cells for the production and direct delivery of therapeutic molecules to the human body. Indeed, biologically engineered cells have been used for a long time to manufacture biomolecules in industrial settings. Also, there have been many studies that designed and programmed living organisms to cure diseases such as cancer, diabetes, inflammatory bowel syndrome, ulcer, and colitis. Saccharomyces boulardii CNCM I-745 is a yeast strain used as a probiotic for a very long time in humans. S. boulardii is the first and the only yeast strain approved to be used in human medicine so far. It has been shown that S.boulardii has many benefits to its host, including restoring the microbiome and competing with pathogens. Also, S.boulardii is a promising organism to be engineered and programmed as a living therapeutic factory due to its great compatibility with the human body and its metabolic features enabling us to manufacture complex molecules. Aiming for this, we created a TRP1 auxotroph S.boulardii strain using synthetic biology tools to eliminate the use of antibiotic resistance genes in the further steps since it would be problematic for the spread of antibiotic resistance. To do that, we employed the CRISPR CAS-9 system and a donor DNA harboring a stop codon to be inserted into the target gene (TRP1). After verifying the construction of the TRP1 auxotroph strain, we designed an episomal expression vector comprising a strong, constitutive promoter, extracellular signal sequence (Alpha sequence), and a terminator (CYC1). Next, we inserted the Intrinsic Factor protein (the key protein responsible for vitamin B12 absorption) sequence into the vector to recombinantly produce it and secrete it into the gut. However, according to our preliminary data, we could not observe an expression of the protein of interest, suggesting that the system needs further optimization and investigation to work properly. Considering the lack of auxotrophic yeast strains available to be engineered for therapeutic purposes, our engineered S.boulardii strain can be employed in yeast-based living therapeutics applications against different disorders waiting for their treatment.
Benzer Tezler
- Saccharomyces boulardii kullanarak probiyotik yoğurt üretimi ve bazı prebiyotiklerin yoğurtların çeşitli nitelikleri üzerine etkisinin incelenmesi
Developing probiotic yogurt using Saccharomyces boulardii and various prebiotics investigation of their effects on yogurts
İPEK HAZAL ÜNVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK
- Cimin üzümü (Vitis vinifera L.) ve Kemah cevizi (Juglans regia L.) karışımı (Saruç) ile üretilen probiyotik (Saccharomyces boulardii) dondurmaların bazı kalite özellikleri
Some quality properties of probiotic (Saccharomyces boulardii) ice cream produced with Cimin grape (Vitis vinifera L.) and Kemah walnut (Juglans regia L.) paste (Saruç)
MEHMET ALİ SALIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Gıda MühendisliğiBayburt ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYLA ARSLANER
- Mikroenkapsülasyon yoluyla sinbiyotik üretimi ve özelliklerinin belirlenmesi
Synbiotic production by microencapsulation and selection of its properties
OĞUZHAN GEDİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Gıda MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYNUR GÜL KARAHAN
- Probiyotik mikroorganizmaların püskürterek dondurma ve kurutma teknikleriyle mikroenkapsüle edilerek probiyotik kek üretiminde kullanım imkanlarının araştırılması
Microencapsulation of probiotic microorganism by spray chilling and drying techniques and using possibilities in probitic cake production
SULTAN ARSLAN TONTUL
Doktora
Türkçe
2017
Gıda MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ERBAŞ
- Probiyotik boza üretimi ve bazı özelliklerinin belirlenmesi
Production of probiotic boza and determination of some properties
SULTAN ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Gıda MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA ERBAŞ