Statik ve sürekli akış koşulları altında gliomagenezi ve temozolomid tedavisini incelemek için geliştirilen "glioma-on-a-chip" sistemi

Gliomalar, merkezi sinir sistemindeki en yaygın birincil kanser sınıfını oluşturan ve beynin destekleyici glial soyundan kaynaklanan bir kanser çeşididir. Tedaviler, tümörün son derece invaziv fenotipi ve heterojen mikroçevresi nedeniyle yetersiz kalmaktadır. Bu tümörler arasında glioblastoma (GBM), mevcut klinik tedavilere rağmen kötü prognoz ve yüksek mortalite ile ilişkilidir. Etkili tedavi stratejilerinin geliştirilebilmesi için kompleks GBM patobiyolojisinin daha iyi anlaşılmasına ihtiyaç vardır. Geleneksel iki boyutlu (2B) statik kültür sistemleri, tümör mikroçevresinin karmaşıklığını yansıtmakta başarısız kalmaktadır. Bu sistemler, in vivo ortamda bulunan biyokimyasal ve biyofiziksel dinamikleri taklit edemediğinden, fizyolojik olarak daha anlamlı platformlara ihtiyaç duyulmaktadır. Ayrıca, geleneksel sistemlerin yetersizliği, hastaya özel tedavilerin geliştirilmesine yönelik çalışmaları teşvik etmekte ve glioma biyolojisini modellemek amacıyla çeşitli üç boyutlu (3B) mikroakışkan sistemlerin ortaya çıkmasını tetiklemektedir. Sürekli perfüzyona imkan tanıyan mikroakışkan "organ-on-a-chip" teknolojileri, in vivo benzeri metabolik aktiviteyi ve mikroçevresel koşulları taklit etme kapasitesi sunmaktadır. Tümör mikroçevresinin temel özelliklerini yeniden üretebilen bu mikroakışkan platformlar, fizyolojik olarak anlamlı in vitro glioma modelleri oluşturma ve tedavi yanıtlarının sistematik bir şekilde analiz edilmesi açısından büyük potansiyel taşımaktadır. Bu tür platformlar, in vivo hayvan çalışmalarına olan bağımlılığı azaltabilir ve ilaç tedavilerinin değerlendirilmesini kolaylaştırabilir. Bu tez kapsamında, GBM hücreleri, mühendislik ürünü bir hidrojel ve özel olarak tasarlanmış bir mikroakışkan çipe entegre edilerek biyolojik olarak gerçekçi bir glioma modeli geliştirilmiştir. Ayrıca, bu çalışmada geliştirilen çip sistemi, tasarımının basit olması sayesinde kullanım kolaylığı sunmakta ve hücre yüklü biyomalzemenin enjektör iğneleri kullanılarak çipe enjekte edilmesine imkân tanımaktadır. Hyaluronik asit (HA), GBM ekstraselüler matriksinin önemli bir bileşeni olduğu ve tümör progresyonunda kilit rol oynadığı için, doğal GBM mikroçevresindeki sinyalleri taklit etmek amacıyla jelatin metakrilat (GelMA) ile birlikte hidrojel sistemi olarak seçilmiştir. GBM hücreleri daha sonra PDMS tabanlı mikroakışkan platform içinde kültüre edilmiş ve hücre canlılığı ile gen ekspresyon profilleri açısından değerlendirilmiştir. Gliomagenez moleküler biyobelirteçleri (EGFR vb.), statik ve sürekli akış koşullarında kültüre edilen insan GBM hücre hatları (U87-MG vb.) için incelenmiştir. Dinamik kültür sistemi içinde ilaç yanıtını değerlendirmek amacıyla Temozolomid tedavi çalışmaları yürütülmüştür. Bu tez ile geleneksel 2B kültürün sınırlamalarını aşmayı hedefleyerek, hidrojeli çip tabanlı bir mimari ile entegre eden, GBM tümör fizyolojisini daha doğru bir şekilde yansıtan 3B, dinamik olarak perfüze edilen bir "glioma-on-a-chip" sistemi oluşturulmuştur. Bu sistem, glioma biyolojisinin araştırılması ve terapötik stratejilerin değerlendirilmesi için sağlam bir çerçeve sunmaktadır.