Alzheimer hastalığı, günlük yaşamsal faaliyetlerde azalma ve bilişsel yeteneklerde bozulmayla karakterize edilmiş, nöropsikiyatrik belirtilerin ve davranış değişikliklerinin eşlik ettiği nörodejeneratif bir hastalıktır. Demansın en sık görülen türüdür. Alzheimer hastalığının prevalansını etkileyen en etkili risk faktörü yaştır. Bu hastalıkta görülen temel patolojik bulgular hücre dışında anormal derecede amiloid beta (Aβ) plaklarının birikmesi ve hücre içinde biriken tau proteinlerinin fosforile olması ile nörofibriler yumaklar oluşturmasıdır. Bu patolojiler de nöron bağlantılarının kopmasına, nöron ölümlerine ve nihayetinde beyin atrofisine yol açmaktadır. Alzheimer hastalığı hem genetik hem çevresel birçok faktörden etkilenerek gelişim gösterebilmektedir. Genetik geçişli Alzheimer üzerine yapılan çalışmalarda sıklıkla amiloid prekürsör proteini (APP) ve presenilin-1 (PSEN1)’i kodlayan genlerde mutasyona rastlanılmıştır. İlerleyen yaşla birlikte ortaya çıkan Alzheimer hastalığı üzerinde sıklıkla çalışılan hastalıklardan biridir. Çalışmalar genellikle hücresel yaklaşımlar içermektedir. 

Hazırlamış olduğumuz bu proje önerisi yaşlanma kavramını hücresel seviyede ve ekstrasellüler matriks (ESM) seviyesinde olmak üzere ikiye ayırmaktadır. Tasarlanan bu çalışma beyin ekstrasellüler matriks (ESM) yaşının Alzheimer hastalığındaki rollerinin hücresel yaşlanmadan bağımsız olarak araştırılmasını konu edinmektedir. Çalışmamız, beyin ESM yaşının Alzheimer patogenezini nasıl değiştirdiği anlamak için oluşturulmuş 3B hücre kültürü modelidir. Alzheimer hastalığı için oluşturulmuş birçok deney modeli olsa da hiçbir model Alzheimer hastalığında ESM yaşının etkilerini hücresel yaşlanmadan bağımsız olarak incelmeye olanak sağlamamaktadır. Bu noktada önerdiğimiz model benzersizdir. 

Tasarladığımız proje 3 temel aşamadan oluşmaktadır. İlk basamak Alzheimer fenotipini oluşturacak olan mutant kök hücre hattının elde edilmesini içermektedir. Bunun için; ReNcell VM nöral progenitör hücrelerinin APP geninde İsveç (K670N/M671L) ve Londra (V717I) mutasyonları (APPIL), PSEN1 geninde ise (ΔE9) mutasyonu (PSEN1(ΔE9) oluşturulacaktır. İkinci aşama genç ve yaşlı ESM platformlarının oluşturulmasını kapsamaktadır. Bu aşamada donörlerden alınan beyinler desellülarize edilerek beyin ekstrasellüler matriksleri (dbESM) üretilecektir. dbESM’ler hem sağlıklı (inbred Fischer 344 sıçanlar) hem de transgenik Alzheimer (Fischer344 suşu ile oluşturulmuş inbred TgF344-AD sıçanlar) genç (6 aylık) ve yaşlı (16 aylık) sıçanlardan elde edilecektir. Bu aşamada inbred sıçanların kullanılması beyin ESM’sinin içeriğindeki bireysel farklılıkların önüne geçilmesinde oldukça önemlidir. Son olarak aynı pasaj ve popülasyondaki mutant ReN hücreleri (APPIL, PSEN1(ΔE9 ya da her ikisi) ile oluşturulacak olan 3 boyutlu (3B) dbESM hidrojel kültürlerin 8 haftalık nörojenik farklılaştırılması ile amiloid beta plakları ve nörofibriler yumaklar oluşturan Alzheimer hastalık fenotipine sahip hücreler elde edilecektir. Bu aşamada da 3B dbESM hidrojellerin aynı pasaj ve popülasyondaki hücreler kullanılarak oluşturulması oldukça kritiktir. Bu sayede hücresel yaşlanma bütün deney gruplarında eşitlenecek ve oluşturulacak hastalık modellemelerinde yaş farkı yalnızca ESM kaynaklı olacaktır.

Bu modellerde yapılacak olan detaylı incelemeler ESM yaşının Alzheimer patogenezini nasıl etkilediğini açıklayan verilere dönüştürülecektir. ESM yaşının Alzheimer hastalığındaki rollerini araştırmak için oluşturacağımız deneysel model yaşlanma sürecinde ortaya çıkan birçok hastalık için modifiye edilerek kullanılabilecek bir yapıya sahiptir. Önerilen proje Alzheimer hastalığı üzerine çalışacak olan bilim insanlarına hastalığın mekanizmaları hakkında farklı bir bakış açısı sağlayabilecek potansiyeldedir. ESM yaşındaki gençleşmenin hastalık patogonezinde ne gibi değişikliklere yol açtığının da inceleneceği bu çalışma matriks yapısına ilişkin yeni ilaç tasarımları için kullanılabilecek bir model sağlamaktadır.