COVID-19'a karşı nanopartiküler aşı formülasyonlarının geliştirilmesi ve değerlendirilmesi
Development and evaluation of nanoparticular vaccine formulations against COVID-19
- Tez No: 838410
- Danışmanlar: PROF. DR. ASUMAN BOZKIR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Eczacılık ve Farmakoloji, Biotechnology, Pharmacy and Pharmacology
- Anahtar Kelimeler: Aşılama, Aşılar, COVID 19, Nanopartiküller, SARS virüsü, İmmünite, Vaccination, Vaccines, COVID 19, Nanoparticles, SARS virus, Immunity
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Farmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Şiddetli akut solunum sendromu koronavirüs 2'nin (SARS-CoV-2) neden olduğu 2019 koronavirüs hastalığı salgını (COVID-19) hızlı, etkili ve güvenli aşılara duyulan ihtiyacı dünya genelinde göstermiştir. Bu çalışmada subunit protein nanoaşısı geliştirilmiş ve formülasyona ilişkin parametrelerin (hazırlama yöntemi, kullanılan materyal ve yöntem basamakları) hazırlanan nanopartiküler taşıyıcı sistem üzerindeki etkisi incelenerek aşıların geliştirilmesi ve uygulanmasında karşılaşılan sorunları iyileştirmek amaçlanmaktadır. Bu çalışma kapsamında nanopartiküler subunit protein aşısı çalışılmış olup protein olarak SARS-CoV-2 Spike proteini reseptör bağlanma alanı (RBD) kullanılmıştır. RBD proteini konakçı hücreler üzerindeki ACE2 reseptörü ile doğrudan etkileşime girmesi ve yüksek nötralize edici epitoplar içermesi sebebiyle tercih edilmiştir. RBD yüklü PEG-PCL nanopartiküllerinin hazırlanması için modifiye su/yağ/su emülsiyon-çözücü buharlaştırma tekniği kullanılmış; partikül boyutu ve dağılımı, zeta potansiyeli ve enkapsülasyon etkinliği değerleri ile değerlendirilmiştir. Nanopartiküllerin morfolojisi, geçirimli elektron mikroskobu (TEM) ile görüntülenmiştir. Ardından optimize edilmiş nanopartiküller ile in vitro salım çalışmaları yapılmıştır. Üretim sürecinin antijen ve in vitro salım numunelerinin yapısal bütünlüğü üzerindeki etkisini değerlendirmek için SDS-PAGE çalışması yapılmıştır. Nanopartiküllerin fiziksel stabilitesi 1 aylık bir süre boyunca fiziksel stabilite çalışmaları yapılarak belirlenmiştir. L929 hücre hattı kullanılarak yapılan MTT analizi % hücre canlılığı tayin edilmiş, J774 fare makrofaj hücre hattı kullanılarak RBD yüklü nanopartiküllerin in vitro aktivitesini gözlemlemek amacıyla Nitrik Oksit tayini yapılmıştır. Bu araştırmada RBD-NP'lerin partikül boyutu, dağılımı ve zeta potansiyeli hedeflenen aralıkta (partikül boyutu <300 nm, PDI <0,3, Zeta potansiyel ±10–15 mV) bulunmuş ve antijen etkin bir şekilde kapsüllenmiştir. TEM görüntüleri, NP'lerin küre şeklinde olduğunu ortaya çıkarmıştır. NP formülasyonları RBD'nin %50'sini 4 saat içinde açığa çıkarmış, salım 96 saate kadar devam ederek etkin maddenin yaklaşık %68'i salındığında salım platoya ulaşmıştır. SDS-PAGE sonuçları ile üretim sürecinin antijenin yapısında değişikliğe neden olmadığı ve salım süresince antijenin stabil kaldığı gözlenmiştir. Stabilite çalışmaları sonucunda NP'lerin +4ºC'de ve trihaloz ilavesi ile -20°C'de fiziksel olarak stabil kaldığı bulunmuştur. Hücre canlılığı ve in vitro biyolojik aktivite çalışmaları sonucunda ise 72 saatlik inkübasyonlar sonunda en yüksek konsantrasyonlarda dahi toksik olmadığı ve immünostimülan aktivite gösterdiği tespit edilmiştir. Bu bulgular, geleneksel aşılara alternatif olarak, subunit protein nanoaşı sistemlerinin COVID-19 gibi gelecekte de olması muhtemel viral salgınlarda etkili taşıyıcı sistem olabileceğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The 2019 coronavirus disease outbreak (COVID-19), caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), has demonstrated the need for rapid, effective and safe vaccines worldwide. In this study, subunit protein nanovaccine was developed and it is aimed to improve the problems encountered in the development and application of vaccines by examining the effects of formulation-related parameters (preparation method, material used and method steps) on the prepared nanoparticle carrier system. In this study, nanoparticular subunit protein vaccine has been studied and the SARS-CoV-2 spike protein receptor binding domain (RBD) has been used as a protein. The RBD protein was chosen because it interacts directly with the ACE2 receptor on host cells and contains highly neutralizing epitopes. Modified water/oil/water (W1/O/W2) emulsion-solvent evaporation technique has been used for the preparation of RBD-loaded PEG-PCL nanoparticles; the nanoparticles has been evaluated in terms of particle size and distribution, zeta potential and encapsulation efficiency. The morphology of the nanoparticles was visualized by transmission electron microscopy (TEM). Then, in vitro release studies has been carried out with optimized nanoparticles. SDS-PAGE study has been performed to evaluate the effect of the manufacturing process on the structural integrity of the antigen and in vitro release samples. The physical stability of nanoparticles has been determined by performing physical stability studies for 1 month. MTT analysis performed using the L929 cell line determined % cell viability, and Nitric Oxide determination was performed using the J774 mouse macrophage cell line to observe the in vitro activity of RBD-loaded nanoparticles. In this research, the particle size, distribution and zeta potential of RBD-NPs were found to be in the targeted range (particle size <300 nm, PDI <0.3, Zeta potential ±10–15 mV) and the antigen was effectively encapsulated. TEM images revealed that the nanoparticles were spherical. NP formulations released 50% of the RBD within 4 hours, and the release continued for up to 96 hours, reaching a plateau when approximately 68% of the active substance was released. SDS-PAGE results showed that the production process did not cause any changes in the structure of the antigen and that the antigen remained stable throughout the release period. As a result of stability studies, it was found that NPs remained physically stable at +4ºC and -20°C with the addition of trihalose. As a result of cell viability and in vitro biological activity studies, it was determined that it was non-toxic and showed immunostimulatory activity even at the highest concentrations after 72 hours of incubation. Within the scope of these findings, subunit protein nanovaccine has been successfully formulated and characterized. It has been seen that the subunit protein nanovaccine system, which was developed as an alternative to traditional vaccines, has great potential in future viral outbreaks such as COVID-19.
Benzer Tezler
- SARS-CoV-2 spike proteini içeren kitozan yapılı intranazal alt birim aşı formülasyonlarının geliştirilmesi ve İn Vitro-İn Vivo değerlendirilmesi
Development and In Vitro-In Vivo evaluation of SARS-CoV-2 spike protein containing chitosan-based intranasal subunit vaccine formulations
SETENAY ÖZER ÖNDER
Doktora
Türkçe
2025
Eczacılık ve FarmakolojiMarmara ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TİMUÇİN UĞURLU
- COVID-19'a karşı prototip mikroiğne aşı formülasyonlarının geliştirilmesi ve değerlendirilmesi
Development and evaluation of prototype microneedle vaccine formulations against COVID-19
SELİN KURTER
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASUMAN BOZKIR
- Bruselloza karşı koruyucu amaçlı antijenik proteinlerin ve nanoformülasyonların eldesi ve biyolojik etkinliklerinin değerlendirilmesi
Obtaining of antigenic proteins and nanoformulations for protective purposes against brucellosis and evaluation of their biological effectiveness
İLKGÜL AKMAYAN
Doktora
Türkçe
2024
Mühendislik BilimleriYıldız Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜLİN ÖZBEK
PROF. DR. SERAP DERMAN
- SARS-CoV-2 (Covıd-19) spike reseptör bağlanma domain (S-RBD) antijenine yönelik lipid nanopartikül kaplı özgün dizayn edilmiş mRNA aşısının geliştirilmesi
Development of lipid nanoparticle coated uniquely designed mRNA vaccine for SARS-CoV-2 (Covid-19) spike receptor binding domain (S-RBD) antigen
TUĞÇE DURAN
Doktora
Türkçe
2022
GenetikKocaeli ÜniversitesiTıbbi Genetik ve Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NACİ ÇİNE
DOÇ. DR. NADİR KOÇAK
- SARS-CoV-2 antijenik peptidi yüklü nanopartiküllerin üretimi ve aşı uygulaması amaçlı biyolojik değerlendirmesi
Production of SARS-CoV-2 antigenic peptide loaded nanoparticles and biological evaluation for vaccine application
RAMAZAN MADEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiYıldız Teknik ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERAP DERMAN
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMRAH ŞEFİK ABAMOR