Geliştirilen üç boyutlu böbrek proksimal tübül modelinde nefrotoksisite değerlendirmesi

Akut böbrek hasarı her yıl dünyada 2 milyon insanın ölümüne neden olan yüksek morbidite ve mortaliteye sahip önemli bir sağlık sorunudur. Akut böbrek hasarının önemli nedenlerinden birisi de ilaçlara bağlı nefrotoksisitedir. Organ transplantasyonu sonrası tedavide bağışıklık baskılayıcı olarak kullanılan takrolimusun nefrotoksik etkisi klinik kullanımını kısıtlamaktadır. Primer olarak proksimal tübül (PT) epitelini hedefleyen nefrotoksisitenin modellenmesinde iki boyutlu (2B) in vitro modeller mikroçevre, polarite, hücre-hücre etkileşimleri ve tübüler akışı sağlayamamakta bu nedenle üç boyutlu (3B) ex vivo modellere ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez çalışmasında takrolimusun insan proksimal tübül epitel hücreleri (PTEH) üzerindeki gerçek zamanlı antiproliferatif dozunun belirlenip, ilacın etkilerinin ex vivo koşullarda biyomühendislik yaklaşımlarıyla geliştirilen 3B-PT modeli üzerinde yapısal ve fonksiyonel olarak değerlendirilebileceği varsayılmıştır. Takrolimusun antiproliferatif etki dozunun (ED50) belirlenmesi için insan PTEH'e (HK-2) 1x10-1, 1, 1x101, 1x102, 1x103, µg/ml konsantrasyonlarda takrolimus uygulanıp gerçek zamanlı impedans temelli proliferasyon analizi ile değerlendirilmiştir. Üç boyutlu PT modelinin oluşturulması için 3B baskı teknikleri ile bir platform üretilmiş, perfüze edilebilen bir kanal oluşturulmuş ve kanal içine HK-2 hücrelerinin ekimi yapılmıştır. Ayrıca ticari mikroakışkan kültür platformunda 3B-PT modeli oluşturulmuş, HK-2 hücrelerinin ekimi yapıldıktan sonra aralıklı salınım cihazı ile perfüzyon sağlanmıştır. Mikroakışkan kültür platformunda oluşturulan 3B-PT modelinde kontrol ve takrolimus verilen deney gruplarında ZO-1 ve asetillenmiş α tübülin immün işaretlemesi, hücre canlılığı, albümin geri alım işlevi ve bariyer bütünlüğü karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. Gerçek zamanlı proliferasyon analizinin sonucunda takrolimusun HK-2 hücrelerindeki ED50'si 48. saatte 44.69 µg/ml olarak bulunmuştur. Üç boyutlu baskı ile üretilen platformda kanal tasarlanmış, oluşturulmuş ve perfüzyon sağlanmıştır ancak HK-2 hücreleri kanal içinde tutunma eğilimi göstermemiştir. Mikroakışkan kültür platformunda ise perfüzyonun sağlandığı 3B-PT modeli başarıyla oluşturulmuştur. Takrolimus statik koşullarda ve 3B-PT modelinde hücre canlılığını anlamlı olarak azaltmıştır. Mikroakışkan kültür platformunda oluşturulan 3B-PT modelinde takrolimusun kontrol grubuna göre ZO-1 ve asetillenmiş α tübülin immün işaretlemesini azaltarak 3B-PT yapısını bozduğu gösterilmiştir. Mikroakışkan kültür platformunda oluşturulan 3B-PT modelinde kontrol grubu ile karşılaştırıldığında takrolimusun albümin geri alım işlevini bozduğu gösterilmektedir. Takrolimus kontrol grubuna göre PT epitelinin bariyer bütünlüğünü bozarak 155 kDa dekstran molekülüne karşı geçirgenliği 2.3 kat ve 20 kDa dekstran molekülüne karşı geçirgenliği 1.4 kat artırmıştır. Sonuç olarak takrolimusun HK-2 hücrelerindeki gerçek zamanlı ED50'si hesaplanmış, mikroakışkan platformunda 3B-PT modeli oluşturulmuş ve takrolimusun 3B-PT üzerindeki etkisi ex vivo koşullarda yapısal ve fonksiyonel olarak değerlendirilmiştir.