Phd Degree / Doktora
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/2869
Browse
32 results
Search Results
Doctoral Thesis Utilization of 3D Cell Culture Methodologies To Model Alzheimer's Disease(01. Izmir Institute of Technology, 2025) Kartal, Rümeysa Bilginer; Yıldız, Ahu Arslan; Güven, SinanBu tez, Manyetik Levitasyon (MagLev) teknolojisini kullanarak Alzaymır hastalığının üç boyutlu (3B) bir in-vitro platformda modellenmesini tanıtmaktadır. Alzaymır hastalığı, bilişsel gerileme ve nöronal dejenerasyona yol açan amiloid beta (Aβ) birikimi ile karakterize edilir. Alzaymır hastalığı, geleneksel iki boyutlu (2B) hücre kültürleri ve hayvan modelleri kullanılarak modellenmiştir. Deneysel modeller değerli bilgiler sağlamış olsa da bu modeller insan beyninin fizyolojisini yansıtmakta başarısız olmaktadır. Bu nedenle, daha gerçekçi deneysel platformlara ihtiyaç vardır. Bu çalışmada, iki farklı hücre hattı kullanılarak 3B Alzaymır hastalığı modelleri oluşturulmuştur. SH-SY5Y ve PC-12 hücreleri, MagLev teknolojisi kullanılarak 3B hücresel yapılar oluşturacak şekilde kültürlenmiştir. Daha sonra, Alzaymır hastalığının patolojisinde nörotoksisiteyi artıran ve hastalığın ilerlemesine neden olan Aβ1-42 agregatları modele eklenerek 3B Alzaymır hastalık modelleri oluşturulmuştur. Bu çalışmanın bir diğer yönü, Aβ agregatlarını disosiye ettiği bilinen Kurkumin'in nöroprotektif potansiyelini değerlendirerek 3B hastalık modelini bir ilaç tarama platformu olarak kullanmaktır. Elde edilen bulgular, optimal konsantrasyonlarda Kurkumin'in, Aβ kaynaklı nörotoksisiteyi önemli ölçüde azalttığını göstererek terapötik bir ajan olarak potansiyelini vurgulamaktadır. Bu çalışma, Aβ ile indüklenen 3B Alzaymır hastalığı modellerinin MagLev tekniği kullanılarak başarıyla geliştirildiğini ve bir ilaç tarama platformu olarak uygulandığını göstermektedir. Bu model, nörodejeneratif hastalık araştırmalarında geleneksel yaklaşımlara değerli bir alternatif sunmaktadır. Ayrıca, Alzaymır hastalığının altında yatan mekanizmaların anlaşılmasına katkıda bulunarak yeni terapötik stratejilerin keşfini kolaylaştırabilir.Doctoral Thesis Magnetic Manipulation of Cells for Tissue Engineering and Diagnostic Applications(01. Izmir Institute of Technology, 2025) Özkan, İlayda; Özçivici, EnginBu tez kapsamında, negatif magnetoferez prensibine dayalı manyetik levitasyon tekniği, iki farklı yaklaşım için kullanılmıştır. İlk olarak, manyetik levitasyon sistemi, doku iskelesiz üç boyutlu doku modelleri oluşturmak için bir biyofabrikasyon yöntemi olarak kullanılmıştır. İlk yaklaşımda, in vivo dokuyu daha iyi taklit edebilen, üç boyutlu heterojen küresel modeller geliştirmek ve iyileştirmek amaçlanmıştır. Tek halka mıknatıs tabanlı levitasyon sisteminde çeşitli konfigürasyonlarda heterojen meme kanseri küreleri elde edilmiştir. İki farklı hücre tipinin lokalizasyonunda sferoid yapı içerisindeki farklı hücre yükleme parametrelerinin etkisi incelenmiştir. Ek olarak, hücre dışı matriks birikimini artırarak, manyetik levitasyon ile oluşturulan doku iskelesiz sferoid modellerin in vivo yapıyı taklit edebilme kapasitesini artırmak için makromoleküler kalabalıklaştırma yöntemi entegre edilmiştir. İkinci olarak, nörogelişimsel bozukluklarda teşhis amaçlı olarak manyetik levitasyonun kullanımı araştırılmıştır. Araştırmada, sağlıklı bireylerden ve nörogelişimsel bozukluğu olan bireylerden elde edilen fibroblastlar, sinir progenitör hücreleri ve indüklenmiş pluripotent kök hücreler arasındaki farkı belirlemek amacıyla hücrelerin özkütle profilleri analiz edilmiştir. Ayrıca, farklı tipte lizozomal depo hastalıklarının hücre özkütlesi üzerindeki etkisi fare modellerinden izole edilen primer nöroglial hücreler kullanılarak incelenmiştir. Bu tezde, hem doku mühendisliği uygulamaları hem de hücre bazlı tanı çalışmalarında hızlı, maliyet etkin ve güvenli bir yöntem olarak manyetik levitasyon tekniğinin potansiyeli gösterilmiştir.Doctoral Thesis Engineering a Novel Cyp119 With High Biocatalytic Efficiency by Optimization of Protein Interactions and Electron Transfer(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Kakımova, Akbota; Eraltuğ, Nur Başak Sürmeli; Güven, SinanSitokrom P450 enzimleri, birçok biyoteknolojik uygulama için mükemmel bir seçimdir. P450 sistemlerinin daha geniş uygulamalarını sınırlayan çeşitli zaafları vardır; redoks partner proteinleri yoluyla NAD(P)H'den elektron transferine duyulan ihtiyaç nedeniyle bu sistemlerin karmaşıklığı, NAD(P)H oksidasyonu ile ürün oluşumu arasındaki kopukluk gibi. Yüksek aktiviteye sahip rekombinant P450 enzim sistemleri, optimum redoks partnerleri seçilerek, bölgeye yönelik mutajenez kullanılarak veya farklı redoks ortakları denenerek elde edilebilir. P450'ler arasında ısıya dayanıklı asidotermofilik Sulfolobus acidocaldarius arkesinden elde edilen CYP119 enziminin biyokatalizör olarak potansiyeli yüksektir. Bu çalışmada, elektron transfer partneri, putidaredoxin (Pdx) ve termofilik CYP119 enzimi arasındaki protein-protein etkileşim incelenmiş ve rasyonel tasarımla elektron transfer verimliliği iyileştirilmiştir. On dört çeşit mutantlar tasarımı, PyRosetta Yazılımı kullanılarak, Rosie Docking Server ile docking yapıldı. Elde edilen sonuçlara göre, deneysel işlemler için N34E, D77R, N34E-D77R mutasyonları seçildi. CYP119 ve N34E, N34E-D77R ve D77R mutantların laurık asitle bağlanmasının ayrışma sabitleri (Kd) fark spektroskopisi ile 19 µM, 35 µM, 23 µM ve 87 µM olarak belirlendi. CYP119 için Pdx bağlanmasına ilişkin literaturde bildirilen Kd değeri 2100 µM. CYP119 ve N34E, N34E-D77R ve D77R mutantların Pdx ile bağlanmasının fark spektroskopisi ayrışma sabitleri ise 2440 µM, 112 µM, 200 µM ve 797 µM değerleri olarak gözlemledi. Böylece N34E mutasyonunda elektron transfer hızı 21 kat, N34E-D77R mutasyonunda ise 12 kat artıyor. D77R mutasyonu Koo (2002) tarafından önerildigi gibi bağlanmada yaklaşık 4 kat artışı doğruladı. Bu sonuçlar N34E ve N34E-D77R mutasyonlarının Pdx'e daha yüksek afiniteyle bağlandığına dair doğrudan kanıt sağlar. Bu CYP119-Pdx-PdR sisteminde elektron transfer hızında artış sağlar.Doctoral Thesis Effects of Telomerase Activators on Monoclonal Antibody-Producing Cell Lines and Stem Cells, and Their Utilization in Industrial Productions(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Kuru, Gülten; Bedir, ErdalAging is a physiological and multifactorial biological process of functional decline in any living organism. Telomere shortening, high levels of reactive oxygen species (ROS), and cellular senescence are the primary physiological changes that accompany aging. While there has been an increase in human life expectancy in recent decades, there has not been a concomitant increase in healthy aging. Degenerative diseases, including musculoskeletal disorders such as osteoporosis and osteoarthritis, have been found to be directly linked to aging. Age-related degenerative diseases are devastating diseases that cause millions of deaths worldwide each year and place an economic and psychological burden on society. Due to the ever-increasing number of patients, there is a huge demand for novel therapeutic approaches to treat degenerative diseases. Two main approaches are at the forefront of technology for the treatment of degenerative diseases: stem cell transplantation (regenerative medicine) and monoclonal antibody-based therapy. Indeed, it is well known that there is a strong correlation between disease pathology and telomeres. In fact, the possible therapeutic effects of telomerase activation have been evaluated in diverse backgrounds to cure and prevent various diseases. Within the scope of this thesis, we aim to investigate the effects of telomerase activator novel molecules from Astragalus sp., obtained in our previous studies by biotransformation of cycloastragenol (CG) via the plant's endophytic fungi on the health span/lifespan of mesenchymal stem cells (MSCs) during in vitro expansion and their osteogenic differentiation. Additionally, the efficacy of these compounds was investigated in the monoclonal antibody (mAb) production process in terms of mAb productivity. Based on the outcomes of the study, novel telomerase activators deriving from natural resources of our country have significant potential in stem cell research, thus regenerative medicine, since promising results were obtained for the clinical use of these novel molecules. Our data also suggest that molecules simultaneously promote osteogenic differentiation and telomerase activation.Doctoral Thesis Preparation of Vaccine Formulations for Melanoma Using Potent Adjuvant Candidate Astragaloside Vii and Investigation of Anti-Tumor Activities of Formulations in Mouse Cancer Models(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Özefe, Nilgün Yakuboğulları; Bedir, Erdal; Sağ, DuyguKanser, genomdaki nokta mutasyonların birikmesi sonucu ortaya çıkan ve yapısal değişikliklerle ilerleyen bir hastalıktır. Kanser immünoterapisinin ana kategorilerinden biri, vücudun kansere karşı kendi bağışıklık sistemini harekete geçiren kanser aşısıdır. Geleneksel tedaviler güvenlik sorunları ve bağışıklık sisteminin uygun olmayan modülasyonu nedenleriyle etkili olmadığından, nanotıp temelli yaklaşımların uygulanması bu sorunların çözümü için bir potansiyel oluşturmaktadır. Bir taşıyıcı malzeme içinde immünostimülatör ajanların/adjuvanların formülasyonları, hedef hücreler tarafından alımı sağlar, sistemik etkiyi değiştirir, güvenli bir profil sağlar ve immünoterapötiklerin terapötik etkinliğini arttırır. Bu bakış açısıyla bu tez kapsamında, Astragalus polisakkariti temelli bir nanotaşıyıcıya MPLA/Astragaloside-VII entegre edilerek yeni bir adjuvan sistemi (MA-NP) tasarlanmış ve geliştirilmiştir. MA-NP'nin in vitro ve in vivo immünomodülatör özellikleri ve ardından iki fare melanoma modelinde profilaktik ve terapötik etkinliği araştırılmıştır. Biyouyumlu, 20-50 nm boyutunda, negatif yüklü, dendritik hücreler tarafından etkin bir şekilde alınabilen MA-NP başarılı bir şekilde üretilmiştir. Çoklu peptitler ile formülize edilen MA-NP, doğal ve kazanılmış bağışıklık hücreleri aktive etmiş, öncelikli olarak merkezi bellek CD8+ T hücre yanıtı gösteren antijen spesifik sitotoksik T hücre popülasyonunu arttırmış, fonksiyonel IFN-+CD8+ T hücrelerini indüklemiş, tümör içi CD4+, CD8+ T hücre, dendritik hücre ve M1 makrofajlarını arttırmış ve güçlü bir şekilde tümör büyümesini inhibe etmiştir. Ayrıca MA-NP ile oluşturulan nanoaşı, anti-PD1 antikorları ile birlikte farelere uygulandığında yerleşik B16-F10 tümörlerini ortadan kaldırmıştır. Bu bulgular, kanser aşılarında kullanılabilecek yeni bir saponin temelli adjuvan sistemini ve kanser immünoterapi yaklaşımını geliştirmek için umut verici bir kombine terapiyi ortaya koymaktadır.Doctoral Thesis Identification of Microbiota Profile Using Different Molecular Methods, and Investigation of Interactions Between Microbiota, Host Genetics and Host Metabolism(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Bozkurt, Berkay; Sezgin, EfeMikrobiyota profilinin, konakçı genetiği ve metabolizması ile olan etkileşimleri ile anlaşılması, konak fizyolojisini anlamak ve hedefe yönelik tedaviler oluşturmak için kritik öneme sahiptir. Birçok farklı türde bakteri ve mantar türünden oluşan bağırsak mikrobiyotası, besinlerin emilimi, bağışıklık fonksiyonu ve metabolik düzenleme için gereklidir. Bu çalışmada, model organizma Drosophila melanogaster'in bağırsağında yer alan mikrobiyal türler NGS, qPCR ve LAMP moleküler yöntemleri kullanılarak tanımlandı ve miktarları belirlendi. Özellikle A. pomorum ve L. brevis oldukça yaygındı ve konakçı lipit metabolizması ile negatif yönde anlamlı korelasyon gösterdi (sırasıyla p <0.001 ve p <0.01). Ayrıca bakteriyel mikrobiyotaya katkıda bulunan, öncelikle Ascomycota ve Basidiomycota filumlarından oluşan bir mantar mikrobiyotası keşfedildi. İlginç bir şekilde, M. restricta'nın varlığı, trigliserit seviyesi ile negatif bir korelasyon gösterdi (p=9.4e-05), bu da mantarların metabolizmadaki eşsiz rollerini vurgulamaktadır. GWAS, mikrobiyota kompozisyonunu ve metabolik profilleri etkileyen konakçı genetik varyantlarını keşfetmek için kullanıldı. Bağırsak bariyer bütünlüğü ve immün aracılı sinyalleme için gerekli olan pyd ve Myd88 gibi önemli genler ortaya çıkarıldı. Modern moleküler yöntemler ile genetik analizleri birleştiren araştırmamız, mikrobiyota kompozisyonunu ortaya koyan, metabolik sağlığı ve hastalık yönetimini iyileştirmeyi amaçlayan kişiselleştirilmiş tedavilerin geliştirilmesine katkıda bulunabilir. Ayrıca bu çalışmada LAMP, çok küçük Drosophila bağırsak örneklerinden elde edilen DNA'da bulunan mikrobiyal türlerin amplifikasyonunu yüksek hassasiyetle başarıyla gerçekleştirdi. Bu nedenle LAMP, zaman ve teknik gereksinimleri en aza indirerek mikrobiyota ile ilgili teşhisleri kolaylaştırabilir, çeşitli türler ve numune türleri genelinde mikrobiyota araştırmalarında geniş uygulanabilirliği ile tespit stratejilerini basitleştirebilir.Doctoral Thesis Development of Optical Sensor Platforms for Exosome Detection(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Sözmen, Alper Baran; Yıldız, Ahu Arslan; Akan, PınarBu tez, eksozom tespiti için optik sensör platformlarının kullanılması yoluyla kanserin erken teşhisi ve izlenmesi için yeni bir yaklaşım önermektedir. Kanser prognozu, teşhisi ve izlenmesine yönelik mevcut teknolojiler, özellikle erken evrelerdeki etkinlikleri ve invazivlikleri açısından önemli sınırlamalarla karşı karşıyadır. Bu zorlukların üstesinden gelmek için bu çalışma, iyi tanımlanmış membran protein profili nedeniyle Küçük Hücreli Dışı Akciğer Kanserine (NSCLC) vurgu yaparak, kanserli ekzozomal membran proteinlerini tespit edebilen gelecekteki sıvı biyopsi uygulamaları için biyosensör platformları geliştirmeye odaklanmaktadır. Araştırma, lokalize yüzey plazmon rezonansı (LSPR) ve manyetik kaldırma (MagLev) prensiplerini kullanan iki optik biyosensör platformunun üretimini, optimizasyonunu ve karakterizasyonunu içermektedir. Biyosensör platformları başlangıçta bir model protein olan Bovine Serum Albumin (BSA) ve sonrasında EpCAM, CD151 ve CD81 Eksozomal Membran Proteinleri (ExoMP'ler) ile test edilmiştir. Bu Sırasıyla eksozomal kanser biyobelirteçleri, eksozomal NSCLC biyobelirteçleri ve eksozomal biyobelirteçler olarak yaygın şekilde kullanıldıkları için bu ExoMP'ler hedef olarak seçilmiştir. A549 NSCLC ve MRC5 sağlıklı akciğer fibroblast hücre hatları, geliştirilen optik biyosensör platformlarının eksozom algılama, tanıma ve miktar belirleme yeteneklerini analiz etmek için in-vitro eksozom kaynakları olarak kullanılmıştır. Her iki platform da kanserden türetilen eksozomları sağlıklı eksozomlardan istatistiksel anlamlılıkla başarılı bir şekilde ayırt edebilmiştir. Genel olarak, bu araştırma, sıvı biyopsi teknikleri yoluyla erken teşhis ve izleme için umut verici bir yaklaşım sağlayarak kanser teşhisi ve kişiselleştirilmiş tıbbın ilerlemesine katkıda bulunmaktadır. Geliştirilen platformlar, daha fazla geliştirme ve araştırma ile kanser prognozu ve teşhisine katkıda bulunma potansiyeline sahiptir.Doctoral Thesis Development of a Telemedicine Platform for Remote Monitoring of Patients(01. Izmir Institute of Technology, 2023) Tarım, Ergün Alperay; Tekin, Hüseyin Cumhur; Mevsim, VildanTelemedicine supports patients and healthcare professionals to provide remote medical services and to ensure that medical operations, services, and applications. Telemedicine provides mobile health services, doctor-patient communication, relationship and consultation, medical clinic, and operation service for the diagnosis, monitoring, treatment, and rehabilitation by remote health services. In this thesis, telemedicine-based applications and integrated devices are developed to assist in the diagnosis, monitoring, and treatment processes of specific diseases. In this regard, a WebRTC-based telemedicine application has been developed to ensure the transfer of health data and doctor-patient communication for monitoring diseases. The developed telemedicine application performance of providing doctor-patient communication and its effect on the management of chronic heart failure disease were examined. Thereupon, medical diagnosis and wearable devices have been developed that can be integrated into the telemedicine application that has been proven for disease monitoring. As part of this study, vital health data, biomarkers, and pathogen analysis were performed by developed devices to diagnose and monitor three chronic diseases, namely sleep apnea, chronic kidney disease, and COVID-19. First, a wearable device platform has been developed that can analyze breathing patterns via diaphragm acceleration and breath temperature and diagnose and monitor sleep apnea. Afterward, electromechanical LOC platforms used for colorimetric determination of serum creatinine levels for the diagnosis of chronic kidney disease by two methods were characterized and presented in detail. Finally, a real-time LAMP-based electromechanical device used to detect SARS-CoV-2 viral RNA has been produced, and a colorimetric rapid test system has been developed and tested for COVID-19 diagnosis. In this way, devices and systems integrated into the telemedicine platform have been developed for use in different diseases and medical applications. With these developed platforms, disease diagnosis, treatment and rehabilitation, remote monitoring and patient management are provided with inexpensive, portable, user-friendly, easy-to-use solutions without the need for professional service providers.Doctoral Thesis Development and Characterization of Novel Bioink by Using Decellularized Extracellular Matrix for Bone Tissue Engineering Applications(01. Izmir Institute of Technology, 2023) Kara Özenler, Aylin; Tıhmınlıoğlu, Funda; Havıtçıoğlu, HasanBone tissue engineering has focused on the development of functional scaffolds that can organize bone regeneration with appropriate structures and properties. Three-dimensional (3D) printing technology enables the development of personalized scaffolds. In addition, biological scaffolds obtained by decellularization have various advantages for developing natural-based scaffolds. The development of printable, patient-specific bioinks derived from decellularized extracellular matrix could provide 3D fabrication of tissues and organs with high potential to mimic native tissues. The presented thesis study demonstrates the development of various bioink compositions for bone tissue engineering applications. In this regard, bone tissues were decellularized with a novel method and then characterized in order to verify the removal of whole cellular components for eliminating immunological reactions. After the pulverization of tissues, decellularized bone (DB) particles were used as an additive within various ink combinations (alginate-, gelatin- and alginate-gelatin-based). Thus, various bioink formulations were developed containing DB particles, biopolymers and mesenchymal stem cells (MSC). All prepared bioinks were bioprinted, then the viability, proliferation and differentiation capacity of the cells inside the structures as well as the physical, rheological, and printability properties of the inks were assessed. The results revealed that all bioink combinations were suitable for bioprinting and the addition of DB particles improved cell proliferation and osteogenic differentiation in all bioink formulations. Alginate-based bioinks exhibited the greatest printability and shape fidelity, gelatin-based bioinks showed the highest cell proliferation and attachment, also, gelatin incorporation into alginate-based bioinks improved the biological activity of cells. In conclusion, cytocompatible, functional composite bioinks developed in this thesis study are of value for bone tissue engineering research in future to explore their functions in the living system and show complete bone regeneration while maintaining their stability for a long time.Doctoral Thesis Utilization of Endophytic Fungi and Their Enzymes for Transformation To Obtain Bioactive Compounds(01. Izmir Institute of Technology, 2022) Küçüksolak, Melis; Bedir, Erdal; Sağ, DuyguBiotransformation is a chemical reaction performed by biological systems or their components to modify molecules and has many applications in the pharmaceutical industry. In our previous project, biotransformation studies were carried out on Astragalus cycloartanes using endophytic fungi isolated from the tissues of Astragalus species, and the effects of the metabolites on telomerase activation were investigated. Among the isolated endophytic fungi, Alternaria eureka and Camarosporium laburnicola were identified as potent biocatalysts in developing molecule libraries and producing potent telomerase activators. This thesis aims to demonstrate the potential use of endophytic fungi in the production of bioactive metabolites. In the first part, biotransformation studies were performed on cyclocephagenol, a novel cycloartane-type sapogenin with tetrahydropyran unit, using Alternaria eureka and Camarosporium laburnicola, and twenty-eight new metabolites were obtained. According to the results of bioactivity studies, Alternaria eureka and Camarosporium laburnicola were found to be responsible for producing potent neuroprotective agents and potent telomerase activators, respectively. In parallel, biotransformation conditions were statistically optimized to afford potential telomerase activators, discovered in our previous studies (E-CG-01, E-AG-01 and E-AG-02). For this, nine parameters were screened by Plackett-Burman Design, and three significant parameters were optimized using Central Composite Design. As a result, production yields were increased by 1.95-fold for E-CG-01, 70-fold for E-AG-01, and 19-fold for E-AG-02. In the last part, the partial purification and characterization of alcohol dehydrogenase, Baeyer-Villiger monooxygenase, and lactone hydrolase enzymes, which were catalyzing the modifications in the production of telomerase activators, from Camarosporium laburnicola were performed.