Development of peptides for targeting TMPRSS2 as drug candidates and targeting spike MHC-II T-cell epitopes as vaccine candidates for COVID-19
COVID-19 ilaç çalışmaları için TMPRSS2 hedefine yönelik, aşı çalışmaları için spike MHC-II T-hücre epitoplarına yönelik peptitlerin geliştirilmesi
- Tez No: 772211
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ONUR ALPTÜRK, DR. ÖZGÜR YILMAZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biyomühendislik, Biochemistry, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nanobilim ve Nanomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 99
Özet
Aralık 2019'da, Çin'in Hubei Eyaleti, Wuhan Şehrinde nedeni bilinmeyen pnömonili hasta sayısında artış gözlemlenmiştir. Ocak 2020'de patojenin insanlarda hiç tespit edilmemiş yeni bir koronavirüs olduğu belirlenerek bu patojene SARS CoV ile yakın benzerliği nedeniyle SARS-CoV-2, ortaya çıkan hastalığa da Koronavirüs Hastalığı-19 (COVID-19) adı verilmiştir. Koronavirüsler kuşlarda ve memelilerde hastalığa neden olan, zarflı, 60-220 nm çapında tek sarmallı pozitif RNA virüsleridir. Yüzeyleri çubuk şeklindeki glikoprotein uzantılarıyla kaplıdır. Yeni SARS koronavirüsünün Wuhan'daki yarasalardan kaynaklandığına inanılmaktadır. COVID-19 (SARS-CoV-2) yeni bir koronavirüs türüdür. Hastalığın kişiden kişiye hızlı bir şekilde yayılması ile Dünya Sağlık Örgütü (WHO) tarafından 11 Mart 2020' de pandemi ilan edilmiştir. Hastalık, enfekte bir kişi öksürdüğünde veya hapşırdığında öncelikle tükürük damlacıkları veya burun yoluyla yayılmaktadır. COVID-19 virüsü ile enfekte olan çoğu kişi, hafif ila orta derecede solunum yolu hastalığı belirtileri ile özel bir tedavi gerektirmeden iyileşmektedir. Ancak özellikle orta yaş ve üzeri kişiler, kronik veya otoimmün hastalığa sahip olanlar ciddi semptomlar gösterebilir bu durumda hastalara uygun oksijen desteği veya yoğun bakım sağlanmalıdır. Hastalığa özgü spesifik tedavi ve korunma yönteminin bulunmaması nedeniyle, hastalık milyonlarda kişinin ölümüne neden olarak küresel bir tehdit haline gelmiştir. Bu nedenle pandeminin yıkıcı etkilerini azaltarak daha fazla yayılmasına engel olmak için etkili tedavi ve korunma yöntemlerinin geliştirilmesi zorunludur. Tüm enfeksiyon hastalıklarında olduğu gibi COVID-19 için de tedavi edici önlemlerin yanında hastalıktan koruyucu önlemlerin geliştirilmesi önem arz etmektedir. Aşıların, bulaşıcı hastalıkların önlenmesi ve kontrol altına alınmasında en etkili ve ekonomik yol olduğu kanıtlanmıştır. Henüz etkinliği kanıtlanmış bir tedavisi olmayan COVID-19 için başarılı bir aşı geliştirilmesi önem taşımaktadır. Diğer yandan, güvenlilik testleri tamamlanmış bir aşının geliştirilmesi zor ve uzun bir süreçtir. Aşı geliştirme sürecinde başarılı laboratuvar testleri ve klinik öncesi deneylerin ardından insanlarda yapılan klinik çalışmaların da başarılı olması koşulu vardır. Aşının ilk kez insana verildiği ve güvenliliğinin değerlendirildiği Faz I klinik çalışmaları, etkililiğinin ve güvenliliğin değerlendirildiği Faz II ve Faz III çalışmalar izlemelidir. Günümüzde çok çeşitli COVID-19 aşıları geliştirilmiş, onaylanmış ve piyasaya sürülmüştür. Ticari aşıların yanı sıra çeşitli tip ve teknolojilerin kullanıldığı aşı geliştirme deneyleri de devam etmektedir. Devam eden aşı çalışmalarının çoğu virüsün başak (S) proteinini hedef almaktadır. Bu protein, konakçı hücrenin ACE2 reseptörüne bağlanarak virüsün hücreye girmesine izin verir. ACE2 enzimi, virüs spike proteininin hücresel ligandla etkileşimi için gereklidir ve TMPRSS2 proteazı, spike proteininin aktivasyonu için önemli bir bileşendir. Bu proteinler, SARS-CoV-2'nin tedavisinde potansiyel terapötik hedefler olmuştur. SARS-CoV-2 için geliştirilmiş etkili ve güvenli bir molekül olmamasına rağmen, salgının başlamasından bu yana çeşitli küresel ilaçların yeniden konumlandırılması ile çeşitli tedaviler uygulanmıştır. SARS-CoV-2, hücreye girmek için konakçı hücre reseptörlerini ve endozomları kullanır. Konakçı tip 2 transmembran serin proteaz, TMPRSS2, S protein aracılığı ile hücre girişini kolaylaştırır. Virüsün yaşam döngüsü adımları, ilaç tedavisi için potansiyel hedefler sağlamaktadır. COVID-19 tedavisinde hidroksiklorokin, azitromisin, favipiravir, remdesivir, lopinavir/ritonavir gibi ilaçlar denenmektedir. Dünyada bu ilaçlar halen klinik çalışmalardan geçmektedir, bazı umut veren sonuçlara ulaşılmıştır. Bu ilaçlar hastalığa yakanlanmış kişilerde baş ağrısı, kas ağrısı, ateş, halsizlik, öksürük, boğaz ağrısı gibi semptomların azaltılması amasıyla kullanılmaktadır. Hızla ilerleyen COVID-19 pandemisi ile mücadele edebilmek amacıyla virüse karşı etkin tedavilerin, güvenli ve etkinliği yüksek aşı ve ilaçların geliştirilmesine gereksinim vardır. Birçok aşı ve biyolojik ilacın etken maddesi peptit ve/veya proteinlerdir. Peptit ve/veya protein yapıdaki ilaçlar doğrudan biyolojik ortamlardan saflaştırılarak, kimyasal sentez yoluyla veya biyoteknolojik yöntemler kullanılarak üretilmektedir. Peptitler, hedeflenen patojenin antijenik proteinlerinden oluşan 20-30 amino asit uzunluğunda kısa polimerlerdir. Yüksek immünojenite, toksik olmama ve kimyasal sentezlerinin kolay olması gibi birçok avantajları vardır. Tüm bu avantajları nedeniyle COVID-19' a karşı geliştirilen aşı ve ilaç çalışmalarında sıklıkla kullanılmaktadır. Peptit bazlı ilaçlar, yüksek seçicilikleri, iyi yanıtları ve minimal yan etkileri nedeniyle tercih edilmektedir. Covid-19 sırasındaki patojenik sürecin, SARS-CoV-2 virüs proteinlerini bloke edebilen peptitler tarafından önlendiği varsayılmaktadır. Bu çalışmanın amacı, COVID-19 için geliştirilen ilaç ve sentetik peptit aşılarında kullanılmak üzere hedeflere güçlü bir şekilde bağlanabilen TMPRSS2 ve spike MHC-II T-hücre epitopları hedefli peptitleri sentezlemek, karakterize etmek ve saflaştırmaktır. Tez çalışması kapsamında sentezlenen korona virüse özgü ilgili peptit dizileri in-siliko çalışmalarla tasarlanmıştır. Bu çalışmadaki peptitler, Katı Fazlı Peptit Sentezi (SPPS) kullanılarak sentezlenmiştir. Bu yöntem, çözünmeyen gözenekli bir destek üzerinde amino asit türevlerinin ardışık reaksiyonları yoluyla bir peptit zincirinin hızlı bir şekilde oluşmasını sağlar. Bu şekilde sentezi tamamlanan peptitler, Ters Fazlı Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografisi (RP-HPLC) ile saflaştırılmış ve Sıvı Kromatografisi-Yüksek Çözünürlüklü Kütle Spektrometresi (LC-HRMS) ile karakterize edilmiştir. Tez çalışması kapsamında LQIPFAMQMAYRFNG, SIIAYTMSLGAENSV, HWRY, HFYW, QYWF, HYTW, NYYF, QKWY, HWRE, HFRF ve QYQY peptitlerinin HPLC kromatogramlarına göre sırasıyla %90, %84, %97, %96, %94, %96, %99, %97, %98, %94 ve %89 saflıkta sentezlendiği belirlenmiştir. Peptitlerin kütle spektrumları incelendiğinde tüm peptitlerin moleküler ağırlıklarının, kütle spektrumlarından hesaplanan ortalama moleküler ağırlığa benzer olduğu görülmüştür. Bu, tüm peptitlerin başarıyla sentezlendiğini gösterir. Gelecekteki devam çalışmaları ELISA gibi serolojik testlerden biri ile peptitlerin hedef bölgeye bağlanma kinetiklerinin belirlenmesini içermektedir. Bu aşamada yüksek afiniteye sahip peptitler belirlenerek ilerideki klinik çalışmalarda ilaç ve aşı adayı olarak değerlendirilecektir.
Özet (Çeviri)
A novel kind of coronavirus called COVID-19 (SARS-CoV-2), a positively oriented single-stranded RNA virus, whose first known existence was reported in December 2019. Due to the disease's fast spread and transmission from person to person, a pandemic was declared by the World Health Organization (WHO) on March 11, 2020. Today, a wide range of COVID-19 vaccines have been developed, approved, and put into the market. Vaccine development experiments using various types and technologies are still ongoing in addition to commercial vaccinations. Development of a successful vaccine is crucial for COVID-19. However, developing a vaccine with completed efficacy and safety tests is a difficult and long process. Today, most of the vaccine studies target the spike (S) protein of the virus. This protein binds to the ACE2 receptor of the host cell, enabling viral entry into the cell. Even though it wasn't created as a safe and effective compound for SARS-CoV-2, global various drugs in treatment with drug repositioning since the outbreak began started to be used. SARS-CoV-2 uses host cell receptors and endosomes to get into the cell. A host type 2 transmembrane serine protease, TMPRSS2, S protein makes cell entry easier. Potential target for drug treatment is provided by viral lifecycle steps. The active substances of many vaccines and biological drugs are peptides and/or proteins. Peptide and/or protein-structured drugs are produced by purification directly from biological media, by chemical synthesis or by using biotechnological methods. Peptides are short polymers of 20-30 amino acids in length consisting of antigenic proteins of the targeted pathogen. They have many advantages such as high immunogenicity, non-toxicity and easy chemical synthesis. Because of all these advantages, they are frequently used in vaccine and drug studies developed against COVID-19. The purpose of this work is to create, describe and purify peptides for TMPRSS2 and Spike MHC-II T-Cell epitopes targeting and capable of strongly binding to the cells to be used in drugs and synthetic peptide vaccines for SARS-CoV-2 (Covid-19), respectively.
Benzer Tezler
- Synthesis of dye-conjugated PD-L1 targeted peptides for use in pet/ct in diagnosis of lung cancer
Akciğer kanseri teşhisi için PET/CT sistemlerinde kullanılacak PD-L1 proteini hedefli boya takılı peptitlerin sentezi
SAADET YEŞİLMEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ONUR ALPTÜRK
DR. ÖZGÜR YILMAZ
- PD-L1 proteinine yönelik görüntüleme ajanı geliştirilmesi ve sentezi
Development and synthesis of moleculer imaging agent for protein PD-L1
CEYDA KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALPTÜRK
DR. ÖZGÜR YILMAZ
- Kanser tanı ve tedavisinde kullanılmak üzere FOLR-1 reseptörünü hedef alan peptitlerin geliştirilmesi
Development of peptides targeting the FOLR-1 receptor for utilize in cancer diagnosis and treatment
HAYAT DİLAN ÖNSAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyokimyaYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEM BÜLENT ÜSTÜNDAĞ
DR. ÖZGÜR YILMAZ
- Characterization of BAG-1S/C-raf interaction targeting peptide
BAG-1S/C-raf etkileşimini hedefleyen peptitin karakterizasyonu
ECENUR ÇEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GİZEM DİNLER DOĞANAY
- Linear and multi-arm functionalizable polymeric constructs for targeted drug delivery and imaging applications
Hedeflendirilmiş ilaç salımı ve görüntüleme uygulamaları için lineer ve çok kollu fonksiyonelleştirilebilir polimerik yapılar
ÖZGÜL GÖK
Doktora
İngilizce
2014
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RANA SANYAL
DOÇ. DR. AMİTAV SANYAL