Biyo-Silika Nano-Kafes ile Terapötik Enzim Taşınımı
Hazırlayan: Taylan Kurtuluş Öztürk, Ege Üniversitesi, Fen Fakültesi, Biyokimya
Bölümü, Bornova-İzmir
Ali Burak Özkaya, Ege Üniversitesi, Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyokimya Anabilim Dalı,
Bornova-İzmir
Proje Özeti:
Protein mühendisliği teknolojilerinin gelişimiyle birlikte proteinlerin endüstriyel ve tıbbi
kullanımı yaygınlaşmıştır. Günümüzde yeni nesil ilaçlar olarak nitelendirilen protein ve
enzimler; kanser, diyabet, bağışıklık sistemi ve enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde,
dikkat çekici stratejilerin geliştirilmesine olanak sağlamaktadır. Buna karşın
enzimlerin ve diğer proteinlerin klinik kullanımınlarını sınırlayan başlıca etmenler; bu
makromoleküllerin vücut içinde etkinliklerini hızla kaybetmesi, hedef bölgeye ulaşım
zorlukları ve bağışıklık sisteminde istenmeyen yan etkiler olarak sıralanmaktadır.
Bu engellerin aşılabilmesi amacıyla terapötik proteinler, protein mühendisliği
yöntemleri kullanılarak geliştirilebilmektedir. Kanser terapisinde kullanılan terapötik
asparaginaz enzimi polietilen glikol (PEG) ile türevlendirilmeyle, daha kararlı ve
bağışıklık sistemini daha az uyaran protein ilaçlar elde edilebilmişti. Ancak PEGasparaginazın
enziminin taşınımında karşılaşılan güçlükler nedeniyle, geliştirilen ilacın
kullanımı kronik lenfoblastik lösemi ve kemoterapinin tercih edilmediği düşük yaş
gruplarıyla sınırlı kalmıştır.
Kanser tedavisinde terapötik proteinlerin etkili taşınımlarının gerçekleştirilebilmesi
amacıyla çeşitli materyallerden elde edilen nano-parçacıklar kullanılmaktadır.
Terapötik protein veya enzimlerin çeşitli nonaparçacıkların yüzeyine bağlanması
temeline dayanan çok sayıda çalışma mevcuttur. Ancak bu yöntemlerde parçacık
yüzeyinde korunaksız kalan makromoleküller hızla yıkılmakta veya istenmeyen
bağışıklık sistemi yanıtlarına neden olabilmektedir.
Silika, endüstri ve tıpta yaygın olarak kullanılan, toksik olmayan biyouyumlu bir
materyaldir. Diatom, çözünmüş silisik asidi kullanarak nano boyutta hücre duvarı
oluşturabilmektedir. Tek hücreli bu canlılar, sentetik kimyasal yöntemlerin aksine,
doğal ortamlarında silika polimerizasyonunu nötral pH ve düşük sıcaklık gibi ılımlı
koşullarda gerçekleştirebilmektedir. Diatom, hücre duvarını silaffin olarak tanımlanan
proteinler aracılığıyla inşa etmektedir. Silaffin yapısını oluşturan alt birimlerden 18
amino asitlik R5 oligopeptidinin in vitro koşullarda nano silika yapılar oluşturduğu
önceki çalışmalarda gösterilmiştir. Bu noktadan hareketle R5 peptidinin herhangi
bir proteinin yapısına eklenmesi, proteine silika nano-kafes oluşturabilme yeteneği
kazandıracak, kafese hapsedilen enzim ise aktivitesini vücut içinde koruyabilecektir.
Farklı enzimlere uygulanabilecek bu yöntemde nano-kafesler boyut ve şekilleri;
metabolitlerin giriş-çıkışı ve nano-parçacıkların hedef bölgeye ulaştırılması için istenen
özelliklerde tasarlanabilecektir. Terapötik enzim taşıyan silika nano-kafes yüzeyinin
kolay modifiye edilebilmesi, nano taşıyıcıların kanserli hücrelere hedeflenmesine
olanak sağlayacaktır...