Dış Kaynaklı Proje Süreçleri Yönetim Sistemi
Sesal N., Salan Ü., Çobanoğlu G., Erkan M. , Aydın Y. (Araştırmacı), Karaltı İ.
Akne, çoğunluğu 12-24 yaş arası olan yaklaşık 45 milyon bireyi etkileyen bir cilt hastalığıdır. Sıklıkla görülebilen ve daha çok dermatolojik şikâyetlere neden olduğu bilinmesine rağmen kişilerde psikolojik ve sosyal açıdan da ciddi sorunlar yaratan Acne vulgaris, pilosebase ünitenin multifaktöriyel, inflamatuvar bir hastalığı olarak tanımlanmaktadır. Son yıllarda literatürde, hastalığın tedavi sonucu ortadan kaldırılamamasında, bakterilerin antibiyotiğe dirençli biyofilm formuna dönüşmesi sebep olarak gösterilmektedir. Propionibacterium acnes’in oluşturduğu biyofilmler, yaygın olarak kullanılan anti-akne ajanlarına karşı direnç artışı sergilemektedir. Geliştirdikleri biyofilm modeli içerisinde yaşayan bakteri türlerinin, aynı türe ait planktonik türlere göre, 1000 kata kadar daha fazla antibiyotik direncini arttırabildiği bildirilmiştir. Çeşitli yayınlarda, gelecek akne terapilerinde, P. acnes biyofilm oluşumuna elverişsiz ortam oluşturmak adına, pilosebase ünitelerin fiziksel ve biyokimyasal özelliklerini değiştirebilen spesifik biyofilm antagonistleri ya da ajanlarının kullanılabileceği öngörülmektedir. Aynı zamanda bitkisel etken maddelere karşı bakterilerin direnç geliştiremediğine dair bulgular yer almaktadır. Bu nedenle günümüzde çeşitli hastalıkların tedavisinde özellikle bitkilerin ya da onlardan elde edilen doğal ürünlerin tercih edilebileceği belirtilmektedir.
İlaç hammaddesi olarak başta bitkiler olmak üzere likenler gibi canlıların da ürettiği kimyasal maddeler kullanılmaktadır. Likenler, çoğu asidik özellikte olan “sekonder metabolitler” üretmektedirler. Bu maddelerin, bitkilerde sentezlenememesi ve tamamen likenlere özgü olmaları likenlerin tercih edilmesindeki en önemli etkendir. Liken metabolitleri ile yapılan çok sayıdaki çalışma, likenlerin antibakteriyel, antiviral, antimikrobiyal, antifungal, antioksidan, antitümöral, allerjen, bitki büyüme inhibitörü, antiherbivor, enzim inhibitörü v.b gibi birçok özelliğe sahip olduklarını göstermektedir. Bu bilgiler ışığında, belirtilen özelliklere sahip liken türleri Doç. Dr. Gülşah ÇOBANOĞLU tarafından seçilerek ve tayin edilerek, sekonder metabolitlerinin anti-QS (Quorum Quenching – QQ) özelliklerinin varlığının test edilmesi, varsa uygun konsantrasyonlarının ve toksik etkilerinin belirlenmesi amaçlanmaktadır.
Deneyler için harcanan zamandan ve maliyetten tasarruf edilmesi adına öncelikle in silico çalışmalardan (moleküler kenetlenme - molecular docking) yararlanılması planlanmaktadır. Moleküler kenetlenme, makromoleküllerin non-kovalent bağlanmasını tahmin eden bilgisayar tabanlı bir prosedürdür. Moleküler kenetlenme yöntemi sayesinde, likenlerden elde edilecek sekonder metabolitlerin in vitro olarak tek tek denenmesinin yerine, etkinlikleri in silico ortamda önceden belirlenecek sekonder metabolitler denenebilecektir. Liken sekonder metabolitlerinin üç boyutlu kimyasal yapıları literatürden belirlenerek, protein (RCSB Protein Databank) ve kimyasal (ZINC, PUBCHEM) veri tabanlarından elde edilecek; bunlar QS sinyal mekanizmasında görevli proteinler ile moleküler kenetlenme işlemine tabi tutulacaktır. Yapılan bu moleküler kenetlenme çalışmalarının kimyasal ve biyolojik olarak anlam kazanabilmesi için bu işlemlerin su-solvent ortamı, sıcaklık gibi parametrelerin etkilerinin göz önünde bulundurulması gerektiğinden, moleküler dinamik simülasyonları (MD simulations) gerçekleştirilecektir. MD simülasyonları sayesinde, kenetlenmiş moleküllerin belirlenen parametrelere göre simüle edilmiş ortamdaki hareketleri nanosaniyeler bazında gözlemlenebilecek; böylelikle kenetlenen moleküllerin stabilitesi, konformasyon değişiklikleri ile ilgili ayrıntılı ve tutarlı bilgiler edinilebilecektir. In silico yöntemler Prof. Dr. Burak ERMAN danışmanlığında Doç. Dr. Serdar DURDAĞI ve projede yer alacak bursiyerler tarafından gerçekleştirilecektir. In silico işlemler sonucu anti-QS (QQ) etkinliği belirlenen liken sekonder metabolitlerinin belirlenmesi ve bu maddelerin in vitro testlerinin yapılarak etkinlik derecelerinin tespit edilmesi, böylelikle in silico sonuçların doğruluğunun kanıtlanması hedeflenmektedir.
In vitro QQ testleri için Vibrio harveyi raportör referans suşları ve P. acnes suşu kullanılacaktır. Bakterilerin biyofilm oluşturma miktarlarının çeşitli stress faktörlerine bağlı olduğu, her bakterinin yaşadığı ortamda yaşadığı strese bağlı olarak biyofilm meydana getirebildiği belirtilmektedir. Çalışmamızda, öncelikle liken özütlerinin çeşitli pH ve osmotik şartlarda çoğaltılması hedeflenen P. acnes bakterisi üzerinde anti-QS ve anti-biyofilm özelliklerinin incelenmesi planlanmaktadır.
Biyoinformatik sonuçlarda en iyi eşleşen liken sekonder metabolitleri, Prof. Dr. Erdem YEŞİLADA danışmanlığında, Doç. Dr. Ümit SALAN tarafından özütlerden kromatografik yöntemler ile izole edilecektir. Elde edilen sekonder metabolitlerin anti-QS özellikleri tekrar test edilip, özütlerden elde edilmiş olan sonuçlar ile karşılaştırılacaktır. Anti-QS özellikleri yapılan çalışmalar ile onaylanan sekonder metabolitlerin toksik etkileri ise hücre kültürü ortamında incelenecektir. Bu çalışma sonunda bakterilerin anti-QS özellikleriyle biyofilm oluşumunu engelleyen liken maddeleri belirlenmiş olacaktır.
Propionibacterium acnes bakterisinin quorum sensing sinyal mekanizmasını ve biyofilm oluşturmasını engelleyerek Acne vulgaris tedavisinde etkili ve tedaviye yardımcı olabilecek liken sekonder metabolitlerini ortaya çıkartmak bu projenin temel amacıdır. Proje, in silico ve in vitro (biyoinformatik, mikrobiyoloji, likenoloji, moleküler biyoloji, biyokimya) alanda birçok alt disiplini bir araya getirerek multidisipliner çalışmayı teşvik edecek; multidisipliner çalışmanın önemi böylelikle ülkemizde ve dünyada gündeme getirilmiş olacaktır.