Süspanse ortamda şap virüsü üretimi için optimum koşulların belirlenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Biyomühendislik A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2016
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: GENCAY ERGİN
Asıl Danışman (Eş Danışmanlı Tezler İçin): MENEMŞE GÜMÜŞDERELİOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Sunulan tez çalışmasının amacı; karıştırmalı biyoreaktörlerde kesikli üretim yöntemiyle, süspanse kültür şap virüsü üretiminde kilit işletim parametrelerinin saptanması, bunların tek başına ve/veya birlikte ürün kalite parametreleri üzerine etki derecelerinin belirlenmesi ve üretim optimizasyonunun yapılmasıdır. Çalışma kapsamında kritik optimizasyon parametrelerinden başlangıç hücre sayısı (BHS), pH, sıcaklık (T), çözünmüş oksijen derişimi (ÇO) ve moi dozu bağımsız değişkenler olarak ele alınmıştır. Sayılan kilit işletim parametrelerinin bağımlı değişkenler olarak belirlenen 146S partikül miktarına ve enfektif titreye (ET) etkilerinin tespiti ve değerlendirilmesi amacıyla Design Expert 7.0 (deneme sürümü) programı ile istatistiksel deney tasarımı gerçekleştirilmiş ve matematiksel modeller geliştirilmiştir. Sunulan tez çalışması kapsamında 35 L çalışma hacmindeki karıştırıcılı biyoreaktör kullanılmış ve pH ve ÇO seviyeleri Rushton tipi impeller ve halka tarzındaki sparger ile set değerlerinde tutulmuştur. Ayrıca bulanık mantık denetleyici prensibi ile çalışan yazılım vasıtasıyla 2,50x106 hücre/mL hücre sayısı ile başlanan kültürlerde dahi proses etkin şekilde kontrol edilmiştir. Deneyler kesikli üretim yöntemiyle, BHK 21 hücreleri ve O tipi Şap virüsü kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Kültür süresince belli zaman aralıklarıyla alınan numunelerde glikoz ve laktat analizleri yapılmıştır. Design Expert cevap yüzey metodu merkezi kompozit tasarımı ile planlanan deneyler sonunda, her iki bağımlı değişken için program tarafından önerilen kuadratik model düşük p değerine (<0,0001) sahip olup istatistiksel olarak önemli bulunmuştur. Design Expert tarafından yapılan ANOVA testi sonucunda 146S için pH, BHS, sıcaklık ve pHxBHS, pHxSıcaklık, BHSxSıcaklık, pH'ın karesi ve sıcaklığın karesi terimlerinin; ET için ise pH, BHS, sıcaklık, moi, pH'ın karesi ve sıcaklığın karesi terimlerinin sonuçlara en fazla etkisi olan model terimleri olduğu anlaşılmıştır. Optimizasyon amacıyla 146S ve Enfektif titre değerleri virüs kültürü verimliliği için maksimize edilmiştir. Deneyler sonucunda ÇO ve moi dozunun çalışılan set değerlerinde 146S verimi üzerinde önemli bir etkisinin olmadığı anlaşılmıştır. ET verimleri için ise 146S sonuçlarından farklı olarak yüksek ET için moi dozu parametresinin önemli bir etken olarak modelde yer aldığı dikkat çekmektedir. Hücre kültürleri için önemli bir parametre olan ÇO miktarının çalışılan aralıkta virüs kültürleri için 146S ve ET sonuçları üzerinde etkisi olmayan bir proses parametresi olduğu görülmüştür. Virüs kültürleri sonucunda çalışılan proses parametrelerine bağlı olarak 146S miktarının 1,39 μg/mL ile 3,81 μg/mL arasında ve enfektif titrenin ise 7,18 log pfu/mL ile 9,83 log pfu/mL aralığında değiştiği tespit edilmiştir. 146S miktarı ve enfektif titre değerlerinin proses parametrelerinden pH:7,30, T:35,50°C ve BHS:2,50x106 hücre/mL için en yüksek ve pH:7,60, T:37°C ve BHS:1,50x106 hücre/mL için ise en düşük olduğu görülmüştür. Design Expert tarafından önerilen deney koşullarının güvenirliğinin tespiti amacıyla pH: 7,22; ÇO:%33O2; BHS:2,42x106 hücre/mL; T:35,44°C ve moi dozu: 0,04 virüs/hücre olarak önerilen optimum deney koşulları ile doğrulama (validasyon) deneyleri yapılmıştır. Doğrulama deneyleri sonucunda 146S miktarı ortalama 2,69±0,06 μg/mL ve ET miktarı ise 8,73±0,11 log pfu/mL elde edilmiştir. Bu değerler ile program tarafından tahmin edilen değerler arasında 146S için % 29, ET için ise 1,29 log fark bulunmuştur. Doğrulama deneyleri sonunda ortalama özgül glikoz tüketim hızı (qgli) ve ortalama özgül laktat üretim hızının (qlak) sırasıyla 0,438±0,02 μmol/106 hücre.sa ve 0,714±0,03 μmol/106 hücre.sa, olduğu hesaplanmıştır. Glikoz-laktat verim faktörü (YLak/Gli) değerinin 1,63±0,09 (mol laktat/mol glikoz) olduğu görülmüştür. Çalışmanın sonunda, biyoreaktör işletim parametrelerinin hücre ve virüs arasındaki ilişkiyi tetikleyerek 146S miktarı ve enfektif titre üzerinde önemli etkiler oluşturabildiği ve bu ilişkilerin modellenebildiği görülmüştür. Bu veriler ışığında, virüs kültürü proses parametrelerinin şap aşısı üretiminde karlılığı doğrudan etkileyen önemli faktörler olduğu ortaya çıkmıştır. Çalışmada elde edilen modelleme ve optimizasyon sonuçları şap virüs üretimi için literatürde bir ilk olup, bu sonuçların aşı üretim tesislerinde proses validasyonu ve optimizasyon çalışmalarında yol gösterici bir örnek olarak kullanılacağı düşünülmektedir.