Korneal rejenerasyon için translasyonel biyomalzemeler ve mühendislik yaklaşımları: Stromal stabilizasyon ve limbal kök hücre yetmezliğini hedeflemek

Kornea, görüş netliğinin korunmasında hayati rol oynayan şeffaf ve damarsız bir dokudur. Ancak, keratokonus gibi ektatik kornea hastalıkları, korneanın kademeli olarak incelmesine ve biyomekanik olarak zayıflamasına yol açarak korneanın normal şeklini kaybetmesine neden olur. Korneanın sertliğini artırmak için klinikte yaygın olarak kullanılan Riboflavin/ultraviyole-A (UVA) temelli kornea çapraz bağlama (CXL) yöntemi, bazı durumlarda sitotoksisite ve hasta konforunun azalması gibi zorluklar içermekte ve bu durum tedavi başarısızlığı ile sonuçlanabilmektedir. Biyomekanik dengesizliğe ek olarak, limbal bölgenin hasar görmesi, kornea epitelini yenileyen limbal kök hücrelerin kaybı veya işlev bozukluğu ile tanımlanan "limbal kök hücre yetmezliği (LSCD)" durumuna yol açabilir. LSCD, yara iyileşmesinde bozulma, kronik inflamasyon, neovaskülarizasyon ve görme kaybına neden olduğundan, kök hücre temelli tedaviler, kornea yüzeyinin onarımı için hayati öneme sahiptir. Bu araştırma, iki yenilikçi tedavi stratejisi sunmaktadır: (1) Kornea stabilizasyonu için Riboflavin-UVA tabanlı CXL yöntemine göre daha güvenli ve etkili bir alternatif olarak Rutenyum aracılı CXL uygulaması, ve (2) Bağışıklık hücrelerinde apoptoz oluşturarak immün reddi azaltmayı hedefleyen, FasL konjuge edilmiş GelMA nanojellerin insan limbal kök hücre heterosferoidlerine entegre edilmesiyle transplantasyon sonuçlarının iyileştirilmesi. Klinik tedavilerle ilişkili sınırlamaların üstesinden gelmek amacıyla, bu tezin ilk bölümünde alternatif bir CXL yaklaşımı incelenmiştir. Bu yaklaşımda, mavi ışık (430 nm) ile ditirozin bağ oluşumu yoluyla kolajen çapraz bağlanmasını indüklemek için tris(bipiridin)rutenyum(II) ([Ru(bpy)₃]²⁺) ve sodyum persülfat (SPS) kullanılmıştır. Bu çalışma ile, rutenyum aracılı CXL'nin güvenliği ve etkinliği, ex vivo sığır korneaları ve in vivo Wistar albino sıçan modellerinde yapısal ve histolojik olarak değerlendirilmiş ve geleneksel riboflavin/UVA CXL ile karşılaştırmıştır. Elde edilen bulgular, rutenyum aracılı CXL'nin kornea sertliğini etkili şekilde artırırken UV kaynaklı hücresel hasarı da en aza indirdiğini ve bu sayede keratokonus tedavisi için umut verici bir klinik alternatif sunduğunu göstermektedir. İkinci bölümde ise, tez çalışmaları kapsamında yapılan limbal kök hücre yetmezliği (LSCD)'ne yönelik bulgular sunulmuştur. Mevcut limbal kök hücre nakli yöntemleri, bağışıklık sistemi tarafından reddedilme riski nedeniyle sistemik immünsüpresyon yapılmasını gerektirmektedir. Bu sorunu azaltmak için Fas/Fas ligand (FasL) yolağını kullanarak, yerel bağışıklık yanıtını modüle etmeyi amaçlayan yeni bir strateji öneriyoruz. FasL ile fonksiyonelleştirdiğimiz gelatin metakriloyl (GelMA) nanojeller aracılığıyla, limbal kök hücrelerin transplantasyon sonrası hayatta kalma oranını artırmayı hedefleyen bağışıklık koruyucu bir biyomalzeme tasarladık. Bu gelişmeler, keratokonus ve LSCD gibi korneal hastalıkların tedavi sonuçlarını iyileştirerek klinik olarak uygulanabilir tedavilerin geliştirilmesine katkı sağlamaktadır.