Şap virüsü üretiminde kullanılan BHK 21 An30 hücrelerinin kesikli üretim prosesinde biyokinetik parametrelerinin incelenmesi
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomühendislik A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2012
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: MUSTAFA ÖZYİĞİT
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): DENİZ TANYOLAÇ
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sunulan tez çalışmasında, glikoz, glutamin, laktat ve amonyum derişimlerinin şap virüsü üretiminde kullanılan BHK 21 An30 hücreleri biyokinetik parametreleri üzerine olan etkileri araştırılmıştır.Çalışmalar kesikli işletim sistemiyle çalıştırılan biyoreaktörlerde hücre kültürü ve şap virüsü kültürleri şeklinde iki bölüm halinde gerçekleştirilmiştir.Hücre kültürleri için başlangıç glikoz, laktat, glutamin ve amonyum derişimleri sırasıyla 12-44 mM, 0-30 mM, 2-12 mM ve 1,4-7,3 mM aralıklarında ve eşzamanlı olarak değişecek şekilde Design Expert® 7.0.0 yazılımı kullanılarak deney tasarımı gerçekleştirilmiştir. Tasarım ile sağlanan farklı başlangıç koşullarında gerçekleştirilen hücre kültürü deneylerinde hücre üremesi, canlılığı, glikoz, glutamin ve enerji metabolizması, oksijen tüketimi metabolizması incelenmiştir. Yüksek başlangıç amonyum derişimlerinin hücre üremesini inhibe ettiği tespit edilmiştir. Glikoz karbonlarının %72'si laktata dönüştürülmüştür. Düşük amonyum yüksek glikoz ve glutamin derişimlerinde oksidafif fosforilasyonun ATP üretimine olan katkısı %82'ye kadar çıkmış, tüm deneylerin ortalamasında ise bu katkı %68 olmuştur. Özgül ATP üretim hızı 0,81±0,12 µmol/106 hücre.sa olarak bulunmuştur. Yüksek metabolit derişimleri ATP üretim hızını arttırmıştır. Glutamin metabolizmasında oksidatif fosforilasyonun ATP üretimine katkısı %40 olmuştur. Yüksek amonyum ve laktat derişimleriyle, düşük glutamin derişiminde OP'nin katkısı %93'e kadar çıkmıştır. Oksijen tüketim hızı dinamik yöntem ile belirlenmiş ve hücre özgül oksijen tüketimi 0,092±0,017 µmol/106 hücre.sa olarak tespit edilmiştir. Özgül glikoz tüketim ve görünür laktat oluşum hızları sırasıyla 0,181±0,047 µmol/106 hücre.sa, 0,262±0,083 µmol/106 hücre.sa olarak belirlenmiştir. Görünür özgül glutamin tüketim ve görünür amonyum oluşum hızları ise sırasıyla 0,0555±0,0178 µmol/106 hücre.sa, 0,0526±0,0229 µmol/106 hücre.sa olarak bulunmuştur.Hücre kültüründe üretilen hücrelerle O tipi şap virüsü kültürleri yapılmıştır. Virüs kültürlerinde 146S, enfektif titre, antijenik titre ve toplam protein miktarı tayinleri yapılmıştır.Seçilen dört bağımsız değişken için Design Expert® 7.0.0 programı kullanılarak hücre özgül üreme hızı, son hücre derişimi, 146S, enfektif titre, antijenik titre ve toplam protein miktarı cevap parametreleri olarak seçilmiş ve modellenmiştir. Önerilen modellere ait sonuçlar ANOVA testi yapılarak istatistiksel açıdan değerlendirilmiştir. Yazılım tarafından bağımlı değişkenler için kuadratik modeller önerilmiştir. Önerilen bütün modeller düşük p değerine (<0,0001) sahip olup istatistiksel olarak önemli bulunmuşlardır.Özgül üreme hızı (?) için oluşturulan modelin regresyon katsayısı (R2) 0,82 olarak bulunmuştur. ? üzerine bağımsız değişkenlerden glikoz, laktat ve amonyum derişimlerinin etkileri istatistiksel olarak önemli bulunmuştur.146S partikül miktarı (146S) için oluşturulan modelin regresyon katsayısı (R2) 0,72 olarak bulunmuştur. 146S üzerine bağımsız değişkenlerden glikoz, glutamin ve amonyum derişimlerinin etkileri istatistiksel olarak önemli bulunmuştur.Kurulan modellerle bağımsız değişkenlerin bağımlı değişkenler üzerine etkileri incelenmiş ve optimum proses koşullarının tespit edilebilmesi için model optimizasyonu yapılmıştır. Optimizasyonda µ ve 146S proses verimliliği için maksimize edilmiştir. Amonyum, µ üzerine en olumsuz etkide bulunan bağımsız değişken olarak tespit edildiğinden optimizasyonda bu kriter minimize edilmiştir. Aynı şekilde glutaminin 7 mM'a kadar olan derişimleri olumlu etki gösterdiğinden optimizasyonda bu değer glutamin üst sınırı olarak belirlenmiştir. Yüksek tercih edilebilirlik oranı ile µ ve 146S için proses optimizasyonunda glikoz, laktat, glutamin ve amonyum konsantrasyonları sırasıyla 40.09, 2.75, 6.16 ve 1.40 mM olarak önerilmiştir.Önerilen model sonuçlarından hücre kültüründeki dört bağımsız değişkenin sadece hücre kültürü biyokinetiklerinde değil aynı zamanda bu hücrelerle üretilen şap virüslerinin üzerinde de etkisi olduğu görülmüştür. Hücre ve virüs kültürleri gibi içerisinde canlı organizmanın yer aldığı karmaşık prosesler üzerine toplam bileşke etkilerinin görülmesi açısından bu tür yaklaşımların yararlı sonuçlar verdiği tespit edilmiştir.Literatürde ilk defa glikoz, glutamin, laktat ve amonyum derişimleri eşzamanlı olarak değiştirilerek hücre kültürü (µ ve Xson) ve virüs kültürü (146S, ET, AT, TP) cevapları modellenmiştir. Modelleme ve optimizasyon sonuçları literatürde bir ilktir. Elde edilen sonuçların proses kontrol, simülasyon ve optimizasyon amaçlarına yönelik olarak kullanışlı olduğu düşünülmektedir.