Akademik Veri Yönetim Sistemi
Alver Şahin Ü., Bayram H.(Yürütücü), Can F.
TÜBİTAK Projesi, 1001 - Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Projelerini Destekleme Programı, 2022 - 2024
COVID
19 ile ilgili birçok çalışma yapılmasına rağmen hastalığın patogenezi yeterince
bilinmemektedir. Hastalığın bulaşması ve ilerlemesinde yaş ve kronik hastalık
varlığı gibi çeşitli risk faktörlerinin rolü ortaya konmasına rağmen, hava
kirliliğinin etkisi yeterince bilinmemektedir. Kimi retrospektif olan, sınırlı
sayıdaki epidemiyolojik çalışma hava kirliliğinin COVID 19 için risk oluşturabileceğini,
SARS-CoV-2’nin atmosferdeki partiküller üzerinde bulunabileceğini göstermişse
de hava kirliliğinin hastalığa yakalanmada, bulaştırıcılığında ve progresyonundaki
rolü açık değildir.
Solunum sistemi virüs için ana giriş yolunu oluşturmakta, hava yolu epitel hücreleri ise virüs ile ilk karşılaşan hücreler olup virüs ve dış ortamdan inhale edilen zararlı partiküler maddeler (PM) gibi irritanlara karşı solunum sisteminin birincil savunma bariyerini oluşturmaktadırlar. Laboratvuar çalışmalarında PM’lerin hava yolu epitel hücrelerinde anjiotensin dönüştürücü enzim (‘angiotensin converting enzyme’, ACE) 2 ve transmembran proteaz serin 2 (TMPRSS2) ekspresyonunu arttırarak, SARS-CoV-2’nin hücreye girişini kolaylaştıracağı ileri sürülmüş olsa da virüsün ve hava kirleticilerin doğrudan hücre düzeyinde etkilerini gösteren çalışma bulunmamaktadır. Çalışmamızda, ilk kez İstanbul kent merkezinde toplanacak £ 2,5mm çapındaki PM’ler (PM2.5) ile SARS-CoV-2’nun primer insan nazal epitel hücreleri (NEH) üzerindeki etkilerini ve altta yatan mekanizmaları araştırmayı amaçlamaktayız.
Çalışma temelde 6 iş paketinden oluşmaktadır. İlk iş paketinde satın alınacak NEH hattı yanında gönüllülerden nazal fırçalama yoluyla NEH’leri epitel hücreleri elde edilecek ve hava-sıvı ara yüz (‘air liquid interface’, ALI) kültür ortamında çoğaltılarak eş zamanlı olarak PM2.5 (10-100mg/ml) ve SARS-CoV-2’e maruz bırakılacaktır. Daha sonra kültürlerin hücre canlılığı ve toksisitesi MTT ve laktat dehidrogenaz (LDH) testleri ile belirlenecektir. Sonraki iş paketlerinde virüsün hücreye girişi ve yol açtığı patolojik değişiklikler, ACE2, TMPRSS2, Furin, Katepsin B ve L mRNA ve protein seviyeleri ile hücrede total ubiqutinasyonun belirlenmesi ile araştırılacaktır. Hücrelerde PM2.5 ve virüs maruziyeti sonrası gelişen inflamatuvar yanıtın saptanması, interlökin (IL)-6, IL-8, granülosit makrofaj-koloni stimüle edici faktör (GM-CSF), tümör nekrozis faktör (TNF)-α, interferon (IFN)-a,-b ve-g seviyelerinin ELISA ile belirlenmesi ve nükleer faktör (NF)-κB ve STAT1/2 yolağının ubiquitinasyon seviyelerinin belirlenmesi ile sağlanacaktır. Proje ekibi 1 proje yürütücüsü, 2 araştırmacı, 3 danışman ve 1 bursiyer olarak toplam 7 kişiden oluşmaktadır. En önemli risk primer NEH’lerle ALI kültürün oluşturulamaması ve primer NEH’lerinde gen transfeksiyon etkinliğinin düşük olması olarak belirlenmiştir. Bu riske karşı primer NEH hattı kullanılabileceği ve transfeksiyon etkinliğini arttırmak için ise optimizasyonların yapılması önerilmiştir.
PM2.5’ların elde edilmesi
için İstanbul Büyükşehir Belediyesinden olumlu görüş alınmış olup, söz konusu
partiküllerin uygun şekilde toplanması işlemi Ü Alver Şahin tarafından yerine
getirilecektir. Primer NEH kültürlerinin elde edilmesi, PM2.5 ve SARS-CoV-2’e
maruz bırakılması ve ilişkili deneylerin yürütülmesi H Bayram, Ö Kayalar ve
bursiyer tarafından yürütülecektir. SARS-CoV-2 deneyleri biyogüvenlik düzeyi
(BSL) 3 laboratuarında F Can’ın koordinasyon ve danışmanlığında proje ekibince gerçekleştirilecektir.
Imperial College London’dan danışmanlar KF Chung ve P Bhavsar çalışma süresince
başta hücrelerde gen transfeksiyon çalışmaları olmak üzere gerekli aşamalarda
destek olacaklardır. Bildiğimiz
kadarıyla, çalışmamız ile literatürde ilk kez PM2.5 ve SARS-CoV-2’in hava yolu
epitel hücreleri üzerinde doğrudan etkisi araştırılacak, virüsün hücrede yol
açtığı patololojik değişiklikler, hücrenin immün yanıtına etkisi, ubiqutinasyon
gibi mekanizmaların ayrıntılı olarak araştırılması ile ortaya konacaktır. Söz
konusu mekanizma, yolaklar ve ara basamakların anlaşılması virüsün konak hücreye girişinin ve replikasyonunun baskılanması, hücrede
yol açtığı patolojik değişikliklerin engellenmesi veya azaltılmasında elimizi güçlendirecek
araçların keşfini sağlayabilecektir. Elde edeceğimiz bulgular aynı zamanda, hava
kirliliğinin COVID-19’un bulaşmasında, progresyonunda yol açtığı riskin
anlaşılmasına, bu konuda farkındalık oluşmasına katkı sunacak, hastalığın
önlenmesi ve yönetiminde hava kirliliğinin de dikkate alınmasını ve bu konuda
topyekün mücadele edilmesini de motive edecektir.