EFFECTS OF ENHANCED TrkA SIGNALING IN MOUSE EMBRYONIC STEM CELL-DERIVED BASAL FOREBRAIN CHOLINERGIC NEURONS AGAINST THE IN VITRO NEURODEGENERATIVE PROCESS OF ALZHEIMER'S DISEASE

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Biyolojik Bilimler Bölümü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2022

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: SENA EZGİN

Danışman: Erkan Kiriş

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Alzheimer Hastalığı (AH) dünya üzerinde 50 milyondan fazla insanı etkilemekte olan bir nörodejeneratif hastalıktır. Yoğun çalışmalara rağmen, günümüzde halen AH'ye karşı etkili bir tedavi yöntemi geliştirilememiştir. Sinir sistemi regülasyonunda önemli roller üstlenen nörotrofin ve reseptörlerinin seviyelerindeki anormallikler ve nörotrofin sinyalizasyonundaki fonksiyonel bozuklukluklar uzun zamandır AH ile ilişkilendirilmektedir. Nörotrofin ailesinin dört adet üyesi bulunmakta olup; bunlar Sinir Büyüme Faktörü (NGF- Nerve Growth Factor), Beyinde Türetilmiş Sinir Hücresi Büyüme Faktörü (BDNF-Brain-derived neurotrophic factor), Nörotrofin-3 (NT3-Neurotrophin-3) ve Nörotrofin- 4/5 (NT4/5-Neurotrophin- 4/5)' tir. Nörotrofinler, yüksek bağlanım ile kendilerine ait Tropomiyozin reseptör kinaz (Trk) reseptörleri ile etkileşime girerek nöron gelişimini ve farklılaşmasını, hücre hayatta kalımını ve sinaptik plastisiteyi etkileyen sinyal yolaklarını tetiklerler. Bu sıralanan özellikler, Trk sinyalizasyonunun modülasyonunu AH nörodejerasyonuna karşı kullanılabilinecek potensiyel bir tedavi yaklaşımı olarak görülmesini sağlamaktadır. Bu sebeple, nörotrofin sinyalizasyonunu kontrol eden önemli reseptör bölgelerinin moleküler olarak detaylı tanımlanması, nörotrofin regülasyonunun AH'deki rolünün daha iyi anlaşılmasını sağlayacaktır. Önceki çalışmamızda, Trk reseptörlerinde korunmuş olan KFG bölgesinin (3 amino asit) TrkA reseptöründen çıkarılmasının hem reseptör seviyesini hem de sinyalizasyonunu arttırdığı gösterilmiştir. NGF aracılı TrkA sinyalizasyonu ve TrkA reseptörlerinin yüksek ekspresyonu, AH'de en çok etkilenen hücre tipleri arasında olan bazal ön beyin kolinerjik nöronlarında (BFCN) görülür ve çok önemli roller oynar, bu da TrkA reseptörünün modifikasyonunun BFCN'deki nörodejenerasyon için potansiyel bir yaklaşım olabileceğine işaret etmektedir. Bu sebeplele, bu tez çalışmasında BFCN'lerde upregüle edilmiş TrkA sinyalizasyonunun in vitro AH'ye karşı olabilecek etkileri anlamlandırılmaya çalışılmıştır. Bu amaç doğrultusunda, fare embryonik kök hücre (FEKH) temelli nöron farklılaştırma modellemesi kullanılmış olup doğal fenotip (WT) ve KFG bölgesi CRISPR-Cas9 gen düzenleme yöntemi ile çıkarılmış (TrkA-KFG) iki farklı genotipteki FEKH'ler direkt olarak BFCN'ye farklılaştırılmıştır. Farklılaştırılan nöronlar önce karakterize edilmiş ve sonuçları takriben in vitro amiloid-beta (1-42) (Aβ(1-42)) toksisitesi yaratılarak AH modeli sağlanmıştır. Çalışmamız sonunda elde edilen sonuçlar göstermektedir ki KFG bölgesinin çıkarılması TrkA reseptör seviyesinin artışına sebep olurken, bu bölgenin çıkarıldığı nöronlar Aβ(1-42)' nin sebep olduğu nöron ölümüne karşı daha dirençlidir. Bu bulgumuza ek olarak, upregüle edilmiş olan TrkA reseptörünün BFCN'lerin sinaptik yoğunluğundaki Aβ(1-42)'nin sebebiyet verdiği bozulmaya karşı koruduğu gözlemlenmiştir. Araştırmalarımız bu korunmanın MAPK/ERK sinyal yolağı üzerinden gerçekleştiğini göstermiştir. Bu araştırmada değerlendirilen KFG modeli, nörotrofin seviyelerini değiştirmek veya Trk reseptörlerini küçük moleküller ile etkilemek yerine, Trk resetörlerini spesifik nöron tiplerinde daha duyarlı ve aktif hale getirdiği için literatürdeki diğer in vitro AH modellerinden farklılık göstermektedir.