Altın nanokafeslerin makrofaj hücreleri ile etkileşiminin raw 264.7 hücre hattı-hbsag modellerinde in vitro şartlarda araştırılması

Abstract

Bu tez çalışmasında, porlu ve boşluklu özel yapısıyla multifonksiyonel bir nanomalzeme olarak son yıllarda çeşitli teranostik uygulamalarda sıklıkla kullanılan biyouyumlu altın nanokafes (AuNK) parçacıklarının immün sistem üzerine etkileri; AuNK'ların makrofajlarla etkileşiminin RAW 264.7 fare makrofaj hücre hattı-HBsAg (Hepatit B yüzey antijeni) modellerinde in vitro şartlarda araştırılması sonucu tespit edildi. Au nanokafeslerin protein adsorpsiyon kapasitesi ve in vitro antijen salım profili belirlendi. Au nanokafeslere bağlanan HBsAg proteininin yapısal ve fonksiyonel özelliklerindeki muhtemel değişikliklikler araştırıldı. AuNK'ların makrofaj hücre canlılığı ve metabolik aktivitesi üzerine etkileri incelendi ve sitotoksik olmayan dozlar saptandı. Au nanokafeslerin RAW 264.7 hücre hattında lipopolisakkarit (LPS) kaynaklı NO üretiminine etkisi araştırıldı. HBsAg ile konjuge Au nanokafeslerin (HBsAg-AuNK) in vitro immün cevapları makrofajlarda sistematik olarak analiz edildi. Altın nanokafeslerin ve hazırlanan HBsAg-AuNK formülasyonlarının makrofajların antijen alımını, işlemesini, sunumunu ve aktivasyonunu nasıl etkilediği sorusunun cevabı; akım sitometri ile hücre yüzey belirteçleri, konfokal mikroskopi ile hücre içi antijen lokalizasyonu ve ELİSA testleri ile sitokin cevapları analiz edilerek aydınlatıldı. Sonuçlar hâlihazırda birçok aşıda adjuvan olarak kullanılan alum ile karşılaştırıldı. Deney sonuçlarına göre AuNK'ların biyouyumluluğunun yüksek olduğu, Au nanokafeslerin LPS ile uyarılmış RAW 264.7 hücrelerinde NO üretimini baskıladığı, Au nanokafeslerin aluma oranla makrofajların antijen alım kapasitesini arttırdığı, adsorpsiyon sonucu HBsAg'nin antijenik özelliklerini değiştirmediği, kolayca hücre içine alınıp sitoplazma ve lizozomda akümüle olduğu, makrofajların antijen sunum ve stimülasyon özelliklerini arttırdığı ve RAW 264.7 makrofaj hücrelerinde daha çok anti-inflamatuar cevabı destekler yönde sitokin profili oluşturduğu tespit edildi.

In this thesis study, the effects of multifunctional and biocompatible gold nanocages (AuNCs), a special structure with ultra thin porous walls and hollow interiors which have been widely used in various theranostics applications, on immune system were investigated via the evaluation of the interaction of gold nanocages with macrophages in RAW 264.7 murine macrophage cell line-HBsAg (Hepatitis B surface antigen) models in vitro. The protein adsorption capacity and in vitro antigen release profile of AuNCs were determined. The probable changes in structural and functional properties of AuNC associated HBsAg protein were investigated. The effects of AuNCs on macrophage cell viability and metabolical activity were analysed and non-cytotoxic doses were determined. The effect of Au nanocages on LPS induced NO production of RAW 264.7 cell line was investigated. The immune responses of HBsAg conjugated Au nanocages (HBsAg-AuNC) in macrophages were systematically analysed in vitro. The answer to the question of how AuNCs and newly designed HBsAg-AuNC formulations affect macrophage antigen uptake, antigen processing, antigen presentation and activation were clarified by analyzing cell surface markers with flow cytometry; intracellular antigen localization with confocal microscopy; and cytokine responses with ELISA. The results were also compared with alum which is the adjuvant of many human vaccines. According to the results of experiments AuNCs were found highly biocompatible compared to alum; decreased LPS induced NO production; increased the antigen uptake capacity of macrophages compared to alum; did not change the antigenicity of HBsAg; were uptaken efficiently into macrophages and accumulated in the cytoplasm and lysosome; increased antigen presentation and stimulation; and created cytokine profile supporting mainly anti-inflammatory response in RAW 264.7 cells.