Mekanizmaların Başlangıcının 5xfad Transgenik Alzheimer Hastalığı Fare Modelinde Proteomik Yöntemlerle Araştırılması

TÜBİTAK Projesi, 2018 - 2021

Proje Türü: TÜBİTAK Projesi
Başlama Tarihi: Haziran 2018
Bitiş Tarihi: Haziran 2021

Proje Özeti

Alzheimer hastalığı (AH), belirgin bir hafıza eksikliği ile unutkanlığa neden olan, çeşitli moleküler patolojilerle karakterize ve yaşlı nüfusunda en sık görülen ilerleyici bir hastalıktır. Ülkemizde de birçok yaşlı bireyin bu hastalıktan etkilenmesi sebebiyle, hastalık çok yönlü olarak araştırılmaya devam edilmektedir. Hastalık tanısının yıllar öncesinde mevcut olan patoloji, klinik semptomlarla oldukça ilişkilidir. Bu ilişki, genomik, proteomik ve metabolomik temelli pek çok farklı tipte çalışmalarla açıklanmaya çalışılmıştır. Hastalığın ileri aşamalarında beyin dokusu proteomundaki değişiklikler çeşitli proteomik çalışmalarla gösterilmiştir. Proteinler hücrede direkt olarak aktif görevi olan makromoleküler yapılar olduğundan, AH üzerine yapılan proteomik temelli çalışmalar, hastalık patolojisini anlamaya yönelik büyük miktarda veri sunmaktadır. AH’ nin ileri dönemlerini ele alarak yapılan çalışmalar birçok bilinmezi aydınlatsa da hastalık patolojisinin hangi noktada başladığını ve bu başlangıç noktasında moleküler seviyede nasıl bir değişim olduğunu henüz aydınlatamamışlardır.

Sunduğumuz proje, yenidoğan AH fare modeli beynindeki değişimleri ayrıntılı incelemeyi ve AH patolojisinin erken evredeki moleküler izlerini ortaya çıkarmayı amaçlamaktadır. Bu proje için kullanmayı planladığımız 5 mutasyonlu AH transgenik fare modeli (5XFAD), yaşa bağlı motor fenotip ve hafıza kayıpları göstermesinin yanı sıra intranöral Aß birikimi ve yaşa bağlı aksonal dejenerasyon gösterdiği için AH çalışmalarında kullanışlı bir in-vivo modeldir. Önceki çalışmalarımızda hastalığın erken dönemini araştırmak ve beyindeki değişimleri incelemek amacıyla yenidoğan (1-2 günlük), 3 ve 6 aylık 5XFAD fare modelini kullanarak beyin dokusunda proteomik analiz gerçekleştirdik. Çalışmalarımız sonucu özellikle yenidoğan proteomunun, literatürdeki postmortem AH insan proteomik çalışmalarıyla ve transgenik fare modellerinin semptomatik dönem proteomik çalışmalarıyla benzerlik gösterdiği tespit edilmiştir. Hastalığın bu erken dönemlerinde dahi ciddi değişimlerin görülmesi ve 3, 6 aylık dönemlerde değişimin azalmış olması, AH’ nın doğum kadar erken bir dönemde var olup, bazı mekanizmalarla susturulmuş gizli bir periyoda girerek, beynin hasara daha açık olduğu yaşlılıkta tekrar ortaya çıkıyor olabileceğini fikrini doğurmuştur. Bu durumda AH’ de infant dönem, yaşlılık döneminin bir modeli olduğu hipotezi ortaya çıkmıştır. Önceki çalışmamızda, yeni doğan 5XFAD farelerde yapılan çalışma, karşılaştırılacak deney grubunun büyüklüğü ve yeni doğan beyinlerini detaylı bir şekilde araştırmak için henüz ortada güçlü bir hipotezimiz olmaması sebebiyle, proteomik temelli bir ekspresyon çalışması olarak sonuçlandırılmıştır. Yeni bulgularımızdan yola çıkarak bu konuda daha kapsamlı bilgi üretmek amacıyla, yenidoğan 5XFAD beyin dokularından kriyotom yardımı ile kesit alınacak ve MALDI görüntüleme Kütle Spektrometresi (MALDI-IMS) ile proteomik analiz gerçekleştirilecektir. MALDI görüntüleme analizleri, bize yenidoğan 5XFAD AH modelindeki beyin fizyolojisinin nasıl değiştiği konusunda ekspresyon çalışmalarıyla elde edilemeyen, ayrıntılı bölgesel bilgi verecektir.

Çalışmanın bir diğer basamağında, nörodejenerasyonda ‘Seyirci Etkisi’ (Bystander Effect) olarak isimlendiren faktörün erken nörodejenerasyon kavramındaki rolünün araştırılması planlanmaktadır. Seyirci etkisi, nörodejenerasyondan etkilenen ve/veya nörodejenerasyonun başlangıcında olan hücrelerin diğer sağlıklı hücreleri etkilediğine dair, üzerinde çeşitli çalışmalar yapılan bir hipotezdir. Hipotezin AH patolojisinin ilerleyişini açıklayacağı ve dolaylı olarak da klinik çalışmalara yeni bakış getireceği öne sürülmüştür. Bu araştırma için, yenidoğan fare beyni korteks, hipokampüs ve serebellum olarak bölgelerine ayrılıp, bunlardan primer hücre kültürü yapılacaktır. Yenidoğan farelerde kültür çalışmaları 5XFAD, non-transgenik ve 5XFAD – non-transgenik ko-kültür olarak üç grup halinde çalışılacaktır. Buradaki amaç, doğuştan hasarlı olduğunu düşündüğümüz 5XFAD beyin hücrelerinin, non-transgenik beyin hücreleri üzerindeki nörodejeneratif etkisinin araştırılmasıdır.

Tüm çalışma sonucunda elde edilen verilerin, erken evrede AH patolojisinin oluşum mekanizmalarını ortaya çıkaracağı düşünülmektedir. MALDI-IMS çalışmaları, gözlemlenen değişimlerin beynin hangi bölgesine ait olduğunu aydınlatacaktır. Son olarak ko-kültür çalışmaları ise AH’ da hastalıklı hücrelerin, sağlıklı hücrelere etki mekanizmasını gösterecektir. Tüm bu veriler beraber değerlendirilerek AH patolojisinin daha iyi anlaşılmasına olanak sağlayacaktır.