Sinir sisteminde miyelin membran dinamiğinin incelenmesi
Investigation of myelin membrane dynamics of the central nervous system
Yazar: TUBA OĞUZ
Danışman: DOÇ. DR. BİLAL ERSEN KERMAN
İstanbul Medipol Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Sinir Bilimi Ana Bilim Dalı / Sinirbilim Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizyoloji = Physiology
Dizin: Demiyelinizan hastalıklar = Demyelinating diseases ; Kırınım tomografisi = Diffraction tomography ; Merkez sinir sistemi = Central nervous system ; Merkez sinir sistemi hastalıkları = Central nervous system diseases ; Moleküler biyoloji = Molecular biology ; Moleküler genetik = Molecular genetic ; Multipl skleroz = Multiple sclerosis ; Nöral kök hücreleri = Neural stem cells ; Nörobiyoloji = Neurobiology ; Sinir hücreleri =

Özet:
SİNİR SİSTEMİNDE MİYELİN MEMBRAN DİNAMİĞİNİN İNCELENMESİ

Bu tez çalışması, merkezi sinir sisteminde miyelinleşme sürecini normal ve hastalıklı durumda incelemek amacıyla yapılmıştır. Çalışmada, nöronal kök hücrelerden farklılaştırılan nöron-oligodendrosit ortak kültürleri kullanılarak miyelin membran oluşumu ve genişleme sürecinde kargo veziküllerinin taşınma dinamiği araştırılmıştır. Bu süreçlerde kargo veziküllerinin taşınması, GPI-GFP ve Venus-VSVG proteinleri ile işaretlenmiş oligodendrositlerde gözlemlenmiştir. Ayrıca, LckN sinyalini taşıyan TdTomato proteininin kullanımıyla alternatif taşınma mekanizmaları da incelenmiştir.
Araştırma, oligodendrositlerin farklı morfolojik tiplerine göre (Tip A, B ve C) gruplandırıldığını ve bu grupların miyelinleşme sürecindeki farklılıkları ortaya koyduğunu göstermiştir. Kargo veziküllerinin ve lipitlerin taşınmasında sürekli bir dinamik gözlenmiş ve bu süreçlerin hızlı zamansal çözünürlükle incelenmesi için yeni görüntüleme yöntemleri geliştirilmiştir.
Holotomografik görüntüleme yöntemi, işaretsiz miyelinli aksonları görüntülemek için kullanılmış ve miyelin kalınlığını ve sağlığını değerlendirmek için elektron mikroskobu ile yapılan g-ratio hesaplamaları ile karşılaştırılabilir sonuçlar vermiştir. Ayrıca, demiyelinizasyon ve remiyelinizasyon süreçlerini fare modellerinde incelemek için LPC modeli kullanılmış ve holotomografik görüntüleme ile bu süreçlerin görüntülenmesi başarıyla gerçekleştirilmiştir.
Sonuç olarak, bu çalışmada geliştirilen yöntemlerin sinir sistemi hastalıklarının araştırılmasında ve ilaç taramasında potansiyel olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.
Bu tez çalışmasını 116S506 ve 120S327 nolu projelerle destekleyen TÜBİTAK ARDEB programına ve 2211-C burs programı ile doktora eğitimimi destekleyen TUBİTAK BİDEB programına teşekkürlerimi sunarım.

Abstract:
INVESTIGATION OF MYELIN MEMBRANE DYNAMICS OF THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM

This thesis study aimed to investigate the process of myelination in the central nervous system under both normal and pathological conditions. Using neuron-oligodendrocyte co-cultures differentiated from neuronal stem cells, the dynamics of cargo vesicle transport during myelin membrane formation and expansion were explored. The transport of cargo vesicles was observed in oligodendrocytes labeled with GPI-GFP and Venus-VSVG proteins. Additionally, alternative transport mechanisms were examined using the TdTomato protein carrying the LckN signal.
The research classified oligodendrocytes into different morphological types (Type A, B, and C) and demonstrated their differences in the process of myelination. Continuous dynamics were observed in the transport of cargo vesicles and lipids, and new imaging methods were developed for high temporal resolution of these processes.
The holotomographic imaging method was employed to visualize unlabeled myelinated axons and provided results comparable to g-ratio calculations obtained with electron microscopy for assessing myelin thickness and health. Moreover, the LPC model was used to investigate demyelination and remyelination processes in mouse models, successfully visualized using holotomographic imaging.
In conclusion, this study has demonstrated the potential use of the developed methods in researching neurological disorders and drug screening.
I would like to thank TUBITAK ARDEB research program for supporting my thesis work with grants no: 116S506 and 120S327; and TUBITAK BIDEB program for supporting my PhD education with 2211-C scholarship program.