Akademik Veri Yönetim Sistemi
Gacar G. (Yürütücü), Halbutoğulları Z. S., Duruksu G.
TÜBİTAK Projesi, 2023 - 2024
Alzheimer Hastalığı (AH) uzun sürede hafıza ve düşünme becerilerini gerileten, kişilerin günlük yaşamını belirgin şekilde
etkileyen ve ölüm ile sonuçlanabilen nörodejeneratif bir beyin hastalığıdır. Hastalığın nedeni tam olarak bilinmemekle beraber
ailesel ve sporadik olarak sınıflandırılır. Hastaların %5’ten azı ailesel, çoğu geç yaşta başlayan sporadiktir. İkiz bireylerle
yapılan çalışmalara bakıldığında hastalığın %60-80 oranında kalıtsal faktörlere bağlı olduğu düşünülmektedir (Gatz vd., 2006).
Presenilin 1 (PSEN1) ve presenilin 2 (PSEN2) genlerindeki mutasyonlar AH’de risk faktörüdür. APOE geni varyantı olan
APOE4 ise daha sık görülen, geç başlangıçlı AH’de majör risk faktörüdür (Piaceri vd., 2013). Alzheimer hastalığı merkezi sinir
sisteminin farklı kısımlarında sinaps ve nöron kaybıyla ortaya çıkar. Hastalığın patolojik özelliklerine bakıldığında; nöron
hücrelerinde sellüler mikrotübül bütünlüğünü sağlayan tau proteinlerinin hiperfosforile olması (Duncan ve Valenzuela, 2017),
nörofibriler yumaklar, β-amiloid (Aβ) plak oluşumu, sitokin miktarında artma, antiinflamatuar madde miktarında azalma ve aktif
mikrogliaların varlığı görülür (Harrison ve Owen, 2016). Postmortem beyin dokusu bulgularında erken aşama Alzheimer
hastalarında amiloid birikintiler neokorteksin bazal kısımlarında yayılmış halde bulunurken hastalığın ilerlemesiyle birlikte
neokortikal ilişkili alanlarda ve neokorteks boyunca yayılma göstermiştir (Braak ve Braak, 1991). AH kognitif bozukluklar
gözlenmeden çok daha önce hücresel boyutta oluşmaya başlar. Hastalığın bu evresi ‘hücresel evre’ olarak adlandırılır. Nöron,
mikroglia ve astrogliadaki zaman içerisinde meydana gelen değişiklikler hastalığın ilerlemesine katkı sağlar (De Strooper ve
Karran, 2016). Aβ plaklar, Aβ üretimi ve yıkımı arasındaki dengesizlik sonucu oluşan β-amiloid peptid birikimi nedeniyle
meydana gelir. Beyindeki Aβ seviyesi yalnızca Aβ üretimine değil aynı zamanda yıkımına da bağlıdır. AH, ayrıca demansın en
yaygın sebebidir. Güncel veriler ışığında AH’ye sahip kişi sayısının 2050 yılına kadar dünya genelinde üç kat, Avrupa genelinde
ise iki kat artacağı tahmin edilmektedir (Scheltens vd., 2021). Erken dönem hastaların üçte birinde nöropsikiyatrik semptomlar
hastalığa eşlik eder (Lozupone vd., 2018). AH’nin kesin çözümü için geliştirilmiş bir tedavi yöntemi bulunmamakla beraber
geliştirilen tedavi ve ilaçlar semptomları hafifletmek üzeredir. Hastalığın neden oluştuğu ve gelişimi henüz tam olarak
anlaşılamamıştır. Hastalığın etiyolojisinin tam olarak anlaşılamaması ve henüz etkin bir tedavi geliştirilememiş olmasından
dolayı tedavi geliştirme çalışmaları büyük önem taşır.
Kök hücreler, hücre ve organların rejenerasyon ve gelişiminden sorumlu hücreler olarak tanımlanabilir (Bacakova vd., 2018).
Çeşitli hücre soylarına farklılaşabilen ve kendini yenileme özelliği bulunan kök hücreler, doku mühendisliği, rejeneratif tıp veya
hastalıklara tedavi geliştirme alanlarında çalışmalarda kullanılmaktadır. Kök hücreler çeşitli hücreler soylarına dönüşüm
özelliklerine ve bulundukları yere göre sınıflandırılırlar. Mezenkimal kök hücreler (MKH) erişkin tip kök hücredir ve
multipotenttirler yani belirli hücre soylarına farklılaşabilirler. MKH’ler kemik iliği, yağ dokusu, göbek kordonu ve diş pulpası gibi
birçok bölgede bulunur. Bu hücrelerin bolca bulunabilir olması, düşük immün reaksiyona sebep olması, göç edebilme
kapasitesi, rejeneratif potansiyeli ve spesifik koşullarda kültürlendiğinde çoklu hücre soylarına farklılaşabilmesi gibi
özelliklerinden dolayı AH dahil çeşitli hastalıkların tedavisinde umut olabileceği düşünülmektedir (Lo Furno vd., 2013). Yapılan
çalışmalarda MKH’lerin beyinde onarım sürecine yardımcı olduğu (Rossant, 2008), AH patalojisi olan β- amiloid birikimini
azalttığı (Shin vd., 2014) ve hasarlı bölgelere göç ederek burada onarımı sağladığı bilinmektedir. MKH’lerin sağladığı bu
onarımın etkinliği büyüme faktörleri ve sitokinler gibi trofik faktörleri üretme kabiliyetine bağlıdır. MKH’ler geniş
2
1002ABF-01 Güncelleme Tarihi: 09/06/2022
immünomodülatör özellikleri ve de parakrin aktivitelere sahiptir (Ménard ve Tarte, 2013).
Eksozomlar, çeşitli hücre tiplerinden salınan, 30-150 nm çapında ve lipid membran yapılı hücre dışı veziküllerin bir alt tipidir
(Guo vd., 2020). Hücreler arası iletişime aracılık eder, sRNA, lipid ve çeşitli proteinleri içerirler (Beach vd., 2014; Vitek vd.,
1994). En önemli etkilerinden biri de taşıdıkları lipid ve proteinler ile sinaptik fonksiyon dahil olmak üzere hücre davranışı ve
fizyolojisini etkileyebilmektir (Chen vd., 2014). Eksozomlar hücrelerin hayati ve fizyolojik süreçlerini düzenlerler (Laksono vd.,
2021). Hücreler arasında molekülleri taşımak ve etki edeceği hücrelerin fonksiyonlarını düzenlemek için hedef arayabilen
(Iranifar vd., 2019) eksozomlar ayrıca biyouyumlu ve spesifik taşıma için de uygundur (Kim vd., 2021). Eksozomlar farklı hücre
tiplerinden elde edilebileceği gibi kök hücrelerden de elde edilirler. MKH’den elde edilen eksozomlar aynı zamanda MKH
karakteri de taşır. Bu eksozomlar nörodejeneratif hastalıklar (Riazifar vd., 2019) dahil olmak üzere birçok hastalığın tedavisinde
terapötik etki gösterir. Alzheimer hastalığında, eksozomlar salgıladıkları büyüme faktörleri ve nörotrofik faktörler aracılığıyla
tedavi potansiyeli bulunan ve ayrıca ilaç hedefleme için de kullanılan potansiyel bir araçtır (Iranifar vd., 2019). 2014 yılında
gerçekleşen bir çalışmada, Alzheimer modeli oluşturulmuş farelerde eksozomlar intraserebral olarak canlıya verildiğinde, Aβ’ye
bağlanarak bu plakları temizleyici olarak görev aldıkları görülmüştür (Yuyama vd., 2014). Eksozomlar IL6, IL1β ve IL10 gibi
sitokinlerin düzenlemesini yaparak nörodejeneratif hastalıkta iyileşmeyi, akson yenilenmesini ve motor fonksiyonları
desteklemiştir (Ma vd., 2019). Yapılan çalışmalar MKH’den elde edilen eksozomların, fare modellerinde nöral plastisiteyi
arttırdığını ve kognitif bozulmayı azalttığı (Nakano vd., 2020; Reza-Zaldivar vd., 2019), Aβ ekspresyonunu ve varlığını azalttığı
(Chen vd., 2021; Ding vd., 2018; Wang ve Yang, 2021) bildirilmiştir. MKH eksozomu nörolojik hasarı iyi yönde etkileyecek
etkiler gösterir, nörokoruyucudur ve nörodejeneratif hastalıkların patolojilerine olumlu etkiler gösterir. Eksozom bazlı tedavilerin
en önemli avantajlarından birisi de kök hücrelerin aksine öngörülemeyen farklılaşma, bağışıklık reddi ve kök hücrelerin sahip
olduğu teratom oluşumu gibi problemlerden uzak olmasıdır (Wei vd., 2020).
Bir matriks metalloproteinaz olan Neprilisin (CD10, NEP) Alzheimer hastalığına sahip bireylerde azalma göstermiştir ve Aβ
degradasyonunda rol oynar. NEP’in Aβ degradasyonundaki rolü in vivo ve in vitro olarak birçok çalışmada gösterilmiştir. Kemik
iliği ve adipoz doku kaynaklı MKH’ler karşılaştırıldığında, adipoz dokudan alınan MKH’lerin beyinde önemli Aβ degrade eden
enzimlerden biri olan NEP maddesini anlamlı derecede daha fazla ifade edildiği görülmüştür (Katsuda vd., 2013). Literatüre
bakıldığında MKH’nin etkinliğinin ve eksozom aktivitesinin arttırılması için hidrojen peroksit (H2O2) ve sitokin
kompleksi (TNF-alfa+ IL-1beta+ IFN-gama) ile uyarma yapılan işlemlerdendir (Joo vd., 2020). Yapılan deri flep
çalışmalarında, adipoz dokudan türetilen MKH, düşük konsantrasyonda H2O2 ile uyarıldığında, eksozomlarının uyarılmayan
MKH eksozomlarına göre daha iyi etkilere sahip olduğu, yaralanma sonrası deri flebindeki inflamasyonu ve apoptozu
hafifletebildiği bildirilmiştir (Bai vd., 2018). Sitokinler mezenkimal kök hücrelere eklenerek, bu kök hücrelerin anti-inflamatuar
etkileri ve göç yetenekleri arttırılabilir (Najar, M., ve ark., 2018). IL-1β ile muamele edilmiş MKH‘lerde göç yeteneğinin artması
gibi önemli immün düzenleyici özellikler gözlenmiştir (Sadatpoor vd., 2020). Mezenkimal kök hücrelerin sitokin kompleksleriyle
uyarılması ile ilgili çalışmalar genel olarak TNF-alfa ve IFN-gama ile kombine şekilde yapılmaktadır. Yapılan literatür
çalışmasında TNF-alfa+ IL-1beta+ IFN-gama sitokinlerinin kompleks olarak MKH uyarımında kullanılıp eksozom eldesi
yapıldığına dair çalışmaya rastlanmamıştır. Bu çalışmada TNF-alfa+ IL-1beta+ IFN-gama kombine şekilde
kullanılacaktır.
Literatüre bakıldığında Alzheimer hastalığı ile yapılan çalışmalarda modellemeler çoğunlukla deney hayvanları üzerinde
yapılmıştır. Beyin dokusunun insan vücudundan kolaylıkla elde edilememesi ve hayvan fizyolojisi ile insan fizyolojisinin tam
olarak uyum sağlayamaması gibi nedenlerle hastalıkların in vitro modellenmesi büyük önem taşır (Park vd., 2008). SH-SY5Y
insan nöroblastoma hücre hattı günümüzde Alzheimer ve Parkinson hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıkların in vitro
modellemelerinde sıklıkla kullanılan hücre hattıdır (Krishna vd., 2014). Bu hücre hattının olgun nöron belirteçlerini ifade ederek
nöron benzeri fenotip kazanması için farklılaştırılması gerekmektedir (Serdar vd., 2020). Hücre hattının farklılaştırılması olgun
nöron belirteçlerini ifade etmesi ve hücrelerin nöral karaktere sahip olması açısından önemlidir.Bu hücre hattının beta-Amyloid
peptid (1-42) ile muamelesi sonucu AH benzeri model elde edilmiş ve çalışmalarda kullanılmaktadır (Ozansoy vd., 2020; Wang
vd., 2010). Hastalığın tam olarak modellenebilmesi için çalışmalar sürdürülmektedir.
Projenin Önemi ve Özgün Değeri
Yukarıda verilen literatür bilgilerinden özetle;
-Alzheimer hastalığı beyinde Aβ plak birikimi, tau proteinlerinin hiperfosforile olması, sitokin miktarında artma, antiinflamatuar
madde miktarında azalma ve aktif mikrogliaların varlığı ile karakterize, kişinin hayat kalitesini olumsuz yönde etkileyen
nörodejeneratif bir hastalıktır.
- Hastalığın kesin bir çözümü veya tedavisi bulunmamakta olup mevcut yöntemler semptomları azaltmak üzerinedir.
- Mezenkimal kök hücreler ve bu hücrelerin karakterini taşıyan eksozomları sahip oldukları özelliklerle AH patalojisine olumlu
etki gösterirler.
- Mezenkimal kök hücre eksozomlarının, AH’nin patolojik göstergelerinden biri olan Aβ plaklara karşı etkili olduğu bilinmektedir
ve bu konuda çalışmalar sürmektedir. Bu çalışmada literatürdekilerden farklı olarak, iki farklı oksidatif stres faktörünün (hidrojen
peroksit ve sitokin kompleksi) adipoz doku kaynaklı mezenkimal kök hücre ile muamele edilmesi sonucu farklı eksozomların
elde edilmesi gerçekleştirilecektir. Bu stres faktörleri ile uyarılmış eksozomların model üzerinde uygulanmasıyla Alzheimer
hastalığının patalojik göstergesi olan Aβ agregasyonu üzerindeki yıkıcı etkileri incelenecektir. Bu yaklaşımı kullanan literatürde
başka bir çalışmaya rastlanmamıştır. Bunun yanında hidrojen peroksit ve sitokin kompleksi (TNF-alfa + IL-1beta + IFN-gama bir
arada AD-MKH besiyerine eklenmesi yoluyla) ile uyarılan adipoz doku kaynaklı mezenkimal kök hücrelerin eksozomlarının
miktar bakımından karşılaştırılması da yapılacaktır. Uyarılma işlemi ile salgılanan eksozom arasında ilişki kurulabileceği ilk defa
bu çalışmayla gösterilmesi hedeflenmektedir. Literatürde TNF-alfa+ IL-1beta+ IFN-gama sitokinlerinin kombine şekilde
kullanılarak MKH uyarımı yapılan bir çalışmaya rastlanmamıştır.
3
1002ABF-01 Güncelleme Tarihi: 09/06/2022
Yapılan literatür taramasında eksozomların farklı Alzheimer benzeri modeler üzerindeki etkisine dair araştırmalar görülmüştür.
Ancak terapötik etkiyi arttırdığı bilinen hidrojen peroksit ve sitokin kompleksi ile uyarma işlemlerinden sonra elde edilen
eksozomlar ve farklılaştırılmış SH-SY5Y Alzheimer modelinde etkilerine yönelik araştırmalara rastlanmamıştır. Bu açıdan
önerilen tez çalışması özgündür. Çalışmanın devam etme ve geliştirilme potansiyeli vardır.