Fiziksel uyaranların etkisi ile çip-üstü-nöral farklılaşma
Neural differentiation-on-a-chip with physical stimuli
Yazar: UTKU DEVAMOĞLU
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM YEŞİL ÇELİKTAŞ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering
Dizin: Mikro akışkanlar = Microfluidics ; Nöral farklılaşma = Neural differentiation ; Nöronlar = Neurons ; Sinir sistemi = Nervous system

Özet:
Alzheimer, Parkinson, Multiple sklerosis (MS) gibi nörodejeneratif hastalıklar merkezi ve periferik sinir sisteminde yaşanan oksidatif stres, yanlış protein katlanmaları gibi sebeplerden meydana gelmekte olup dünya çapında önemli klinik ve ekonomik yük barındırmaktadır. Günümüzde bu konu üzerinde çalışmalar yaygınlaşmış olmasına rağmen ilaç geliştirme çalışmaları için hasta ve sağlıklı nöral mikrofizyolojik çevresinin tam olarak mimiklenebildiği modeller bulunmamaktadır. Bu tez çalışmasında, nöral farklılaşma veriminin arttırılması için büyüme faktörlü geleneksel metodlara destekleyici olarak elektriksel uyarım altında ve 2B/3B hücre/doku kaynaklı ECM yapılarında nöral farklılaşma optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Ayrı başlıklar altında elektriksel uygulamanın, 2B hücre kaynaklı matrislerin ve 3B doku kaynaklı matrislerin karakterizasyonları; kalitatif ve kantitatif canlılık analizi, imminufloresan boyama, SEM, temas açısı analizi, DNA analizi, agaroz jel elektroforezi, sGAG analizi, ile gerçekleştirilmiştir. Ek olarak Nestin, TUJ1, MAP2, NEUN markırları özelinde imminofloresan boyamalar ile nöral farklılaşma gösterilmiştir. Nöral farklılaşma ve mikrofizyolojik çevrenin mimiklenmesi adına 2B'da en iyi verimi N-CDM üzerinde optimize elektriksel uygulama gösterirken, 3B'da ise en iyi mimikleme koşulları B-TDM ile elektriksel uygulamada göstermiştir.

Abstract:
Neurodegenerative diseases such as Alzheimer's, Parkinson's, and Multiple sclerosis (MS) are caused by oxidative stress and/or misfoldef proteins in the central and peripheral nervous system, have a significant clinical and economic burden worldwide. Although studies on this area have become widespread in nowadays, there is not any proven model in which the patient and healthy neural microphysiological environment can be fully mimicked for drug development studies. In this thesis, neural differentiation optimization was performed in 2D/3D cell/tissue-derived ECM structures under electrical stimulation as a supportive role to traditional methods with growth factors to increase neural differentiation efficiency. Characterizations of electrical stimuli, 2D cell-derived matrices and 3D tissue-derived matrices were performed with qualitative and quantitative viability assays, immunofluorescence staining, SEM, contact angle analysis, DNA analysis, agarose gel electrophoresis, sGAG analysis under separate titles. Furthermore, In addition, neural differentiation was demonstrated by immunofluorescent staining specific to Nestin, TUJ1, MAP2, NEUN markers. In terms of neural differentiation and mimicking of the microphysiological environment, optimized electrical conditions on N-CDM showed the best efficiency in 2D, while in 3D, the best mimicry conditions were shown in electrical stimuli with B-TDM.