Optımızatıon of polymer conjugatıon for ınterleukın-1 receptor antagonıst: Effıcıency, resolutıon, and functıonal assessment
İnterlökin-1 reseptör antagonisti için polimer konjugasyonunun optimizasyonu: verimlilik, ayrıştırılabilirlik ve fonksiyonel değerlendirme
- Tez No: 983155
- Danışmanlar: PROF. DR. SEDA KIZILEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biyomühendislik, Kimya Mühendisliği, Biotechnology, Bioengineering, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Antiinflamatuar ilaçlar, Biyobenzer ilaçlar, COVID-19 ilaç tedavisi, Protein-protein etkileşimleri, Anti-inflammatory drugs, Biosimilar drugs, COVID-19 drug treatment, Protein-protein interactions
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, IL-1 reseptör antagonisti (IL-1Ra) için PEGilasyon stratejilerini yapı temelli ve kontrollü bir karşılaştırma çerçevesinde ele almaktadır. IL-1Ra üzerindeki erişilebilir rezidüler haritalanarak, tiyol-seçici (maleimid) ve lizine yönelik (NHS) konjugasyon yaklaşımları, aynı 5, 10 ve 20 kDa PEG basamakları boyunca düşük stokiyometri koşullarında karşılaştırılmış; ardından tercih edilen yöntem için ayrıntılı bir stokiyometri taraması yürütülmüştür. Klinik diziden yalnızca tek amino asit farklılığı içeren bir IL-1Ra varyantı (M143V) üretilmiş, 15N ile işaretlenmiş ve HSQC NMR analizleri için kullanılmıştır; böylece PEGilasyonun yapısal bütünlük üzerindeki etkisi incelenmiş ve klinikte kullanılan rekombinant IL-1Ra (anakinra) ile karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir. 5, 10 ve 20 kDa koşullarında tiyol-hedefli yöntem, homojen ve yüksek verimle PEGile edilmiş ürünler verirken; lizin hedefli yöntem farklı PEGilasyon derecelerinde konjugatlar içeren heterojen karışımlar oluşturmuştur. Başlangıçta kullanılan düşük stokiyometri oranının ardından, tiyol konjugat verimini artırmak amacıyla PEG:protein oranı yükseltilmiş; ancak bu artış, hedef konjügat ürün miktarını arttırmamış ve konjügatların kromatografik ayrılabilirliğini azaltmıştır. Bu tablo, düşük stokiyometri aralığında 10 kDa mPEG-maleimid kullanımının rasyonel bir başlangıç seçimi olduğunu göstermiştir. M143V varyantı, Anakinra ile karşılaştırılabilir biyolojik aktivite sergilemiş olup, ilgili 1H–15N HSQC spektrumu doğal IL-1Ra proteinine benzer katlanmanın korunduğunu doğrulamıştır. Yine M143V üzerinde gerçekleştirilen 10 kDa tiyol–PEG konjugatının 1H–15N HSQC spektrumunda ise PEGilasyon kaynaklı beklenen yerel kimyasal kayma değişimleri gözlemlenmiş, fakat genel katlanmasının korunduğu görülmüştür. Hücre temelli deneyler, PEGilasyonun maksimum inhibisyonu koruduğunu, ancak doz–yanıt eğrisini daha yüksek konsantrasyonlara kaydırdığını göstermiştir. Bütün olarak bu çalışma, IL-1Ra konjügat çalışmaları için, tekrarlanabilir bir analitik–yapısal–fonksiyonel model ile kimya × boyut × stokiyometri parametrelerini doğrudan karşılaştıran bir tasarım sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
This thesis builds a controlled, structure-guided comparison of PEGylation strategies for IL-1 receptor antagonist (IL-1Ra). Mapping accessible residues on IL-1Ra, thiol-selective (maleimide) versus lysine-directed (NHS) coupling strategies were evaluated across the same 5/10/20 kDa ladder at matched low stoichiometry, followed by a focused stoichiometry sweep for the preferred route. A near-native IL-1Ra backbone (M143V) was generated and 15N-labeled for HSQC NMR so that structural integrity and the specific impact of PEGylation could be evaluated independently of the marketed sequence. Across 5, 10, and 20 kDa, the thiol route gave a clean, predominantly di-PEG product, whereas lysine coupling produced heterogeneous mixtures across multiple sites and substitution levels. Increasing thiol stoichiometry above a low window reduced chromatographic separability without improving useful yield, identifying 10 kDa maleimide at low equivalents as a practical operating point. The M143V variant exhibited activity comparable to anakinra; 1H–15N HSQC of the 10 kDa thiol–PEG conjugate indicated preservation of a native-like fold with localized chemical-shift changes, and cell-based assays showed that PEGylation retained maximal inhibition while shifting the dose–response to higher concentrations. Together, the work delivers a reproducible analytical–structural–functional framework for selecting developable IL-1Ra conjugates, establishing a matched head-to-head design (chemistry × size × stoichiometry), and recommending thiol-selective 10 kDa PEG at low feed to obtain a clean di-adduct that purifies readily and preserves a native-like fold.
Benzer Tezler
- İlaç taşıyıcı sistemlerde kullanılmak üzere kansere hedeflendirilmiş poli(2-etil-2-oksazolin) temelli nanopartiküllerin sentezleri ve karakterizasyonları
Synthesis and characterizations of cancer-targeted poly(2-ethyl-2-oxazoline) based nanoparticles for use in drug delivery systems
SEVGİ GÜLYÜZ
Doktora
Türkçe
2021
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALPTÜRK
DR. ÖZGÜR YILMAZ
- Dendritik nanotaşıyıcı sistemlerin dermal hedeflendirme açısından değerlendirilmesi
Evaluation of nano-sized dendritic structures for dermal drug targeting
BEYZA BETÜL GÖKÇE
Doktora
Türkçe
2018
Eczacılık ve Farmakolojiİstanbul ÜniversitesiFarmasötik Teknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVGİ GÜNGÖR
- Investigation of electronic and optical properties of thiophene containing oligomers by density functional theory
Tiyofen içeren oligomerlerin elektronik ve optik özelliklerinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi ile incelenmesi
HAKAN CİCİGÜL
- Development of metal and metal oxide nanoparticles and investigation of their potential applications
Metal ve metal oksit nanoparçacıkların geliştirilmesi ve potansiyel uygulama alanlarının incelenmesi
ÖZGE ÇAVUŞLAR
Doktora
İngilizce
2019
KimyaKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAVVA YAĞCI ACAR
- Fabrication and characterization of P3HT-WO3 hybrid thin films and device applications
P3HT-WO3 hibrit ince filmlerin üretimi, karakterizasyonu ve cihaz uygulamaları
FATMA BEYZA YEDİKARDEŞ ER
Doktora
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA ZAYİM
PROF. DR. MUSTAFA ALTUN