Therapeutic and diagnostic applications of extracellular vesicles

Hücre dışı kesecikler (EV), eksozom ve mikrokeseciklerden oluşan, hücreler tarafından salgılanan doğal nano kesecikler olup hücreler arası iletişim, kargo taşıma ve immün yanıtı düzenleme gibi birçok biyolojik olayda görev adıkları bilinmektedir. Yapılan çalışmalar EV'lerin, otoimmün ve/veya otoenflammatuvar hastalıkların patogenezinde rol aldıklarını göstermektedir. Bunun yanı sıra EV'lerin immün yanıtları düzenleyebilecek karakterde doğal nano taşıyıcılar olarak kullanılabileceğini öneren çalışmalar bulunmaktadır. Bu tezin amacı EV'lerin potansiyel diagnostik ve terapötik uygulamalarını araştırmaktır. BD sürekli ve yüksek immün aktivasyon ile karakterize olan bir hastalık olmasına rağmen hastalığa neden olan mekanizmalar tam anlamıyla aydınlatılamamıştır. Bu çalışmada, bir anti-mikrobial peptid olan LL37 ve EV'lerin hastalık seyri ile parallel bir şekilde arttığını gösterdik. Plazmadaki LL37'nin EV'ler ile assosiye olduğu belirlenmiştir. LL-37 bağlanmış plazma EV'lerinin immün hücreler tarafından daha yüksek oranda ve verimle internalize olmasını sağlayarak patolojik ve sürekli etkin bir immün yanıtın oluşmasına sebep olarak BD patogenezinde hastalığın şiddetini yönlendirmektedir. Aktif BD hastalarından izole edilen EV'ler sağlıklı periferik kan hücrelerinden (PBMC) IL-1β, IFNα, IL-6 ve IP-10 salgılanmasına neden olmaktadır. Sağlıklı EV'lerle LL37 karıştırıldığında bu EVlerin BD plazmasından elde edilen EV'ler gibi davranarak patolojik etkiye sebep olduğu bulunmuştur. EV ve LL37'nin BD'deki rolü, klinikte BD tanısı ve hastalığın durumunu tespit etmek için kullanılabilecek bir diagnostik bulgudur. Yakın zamanda yapılan çalışmalar, eksozomların ilaç veya aşı taşıyıcı vektörler olarak kullanılabilecek yeni nesil nanotaşıyıcılar olabileceklerini iddia etmektedir. Ancak literatürdeki teknikler eksozomlara istenilen kargonun etkin olarak yüklenmesini sağlamamaktadır. Biz bu çalışma ile eksozomlara istenilen kargonun yüksek verimle yüklenmesini sağlayacak basit ve moleküler yapılara zarar vermeyen bir teknik geliştirerek eksozomları immün tedavide kullanmayı amaçladık. Bu teknik kullanılarak eksozomlara CpG ODN yanında antijende yüklenerek, koruyucu aşı olarak, terapötik potansiyelleri araştırılmıştır. Eksozomlara enkapsüle edilmiş CpG ODN'lerin fare dalak hücrelerinden salınan IL-6 ve IL-12 cevaplarını yükseltirken, pDC'lerden de IFNα salgımını 6 kat artırmıştır. Eksozomlar, CpG ODN'leri DNase-I atağından %90'dan fazla koruduğu elde edilmiştir. CpG ODN'ler ovalbumin (OVA) ile birlikte eksozomlara yüklenerek potansiyel aşı vektörü olarak kullanılan çalışmada Exo(CpG ODN+OVA) enjekte edilen hayvanlar daha güçlü ve uzun süreli Th-1 karakterli anti-OVA immün yanıı oluşturmaktadır. Bu immün yanıt ise, hayvanları OVA ifade eden EG-7 hücre hattının oluşturduğu timoma'ya karşı aşılamadan 24 hafta sonra bile koruyabilmektedir. Bu tez kapsamında yapılan çalışmalar, EV'lerin hem diagnostik/prognostik, hem de terapötik amaçlı kullanım potensiyellerinin yüksek olduğunu göstermektedir. BD hastalarında LL37/EV ilişkisi, hastalık patogenezi ile ilgili önemli bir bilgi verirken, hem BD tanısında, hem de hastalık seyrinin takibinde kullanılabileceklerini önermektedir. Bunun yanı sıra tez'in ikinci kısmında yürütülen çalışmamızda eksozomların hücre kullanılmayan kişiselleştirilmiş yeni nesil terapilerde kullanılabileceklerini göstermektedir. Ayrıca eksozomlara istenilen her çeşit kargonun (siRNA, plasmit ve protein gibi) yüklenmesini sağlayan yeni bir teknik ortaya çıkararak, bu keseciklerin terapötik kullanım potansiyellerini genişletmektedir.