Using zebrafish disease model in molecular research on neurodevelopmental disorder generation
Nörogelişimsel bozukluk oluşumuna ilişkin moleküler araştırmalarda zebra balığı hastalığı modelinin kullanılması
- Tez No: 919546
- Danışmanlar: DOÇ. DR. SEYMUR JAHANGIROV, DOÇ. DR. AYÇA ARSLAN ERGÜL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Genetik, Nöroloji, Biology, Genetics, Neurology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Bu tezde zebrafish, iki farklı proje kapsamında model organizma olarak kullanılmıştır: n örogelişimsel dönemde dopaminerjik sistemden kaynaklanan sorunlar (özellikle DEHB) ve yaşlılıkta dopaminerjik sistem bozukluklarını temsil eden bir Parkinson hastalığı modeli. Bu yaklaşım, dopaminerjik sistem disfonksiyonunun neden olduğu bozuklukların yaşam boyu etkilerinin araştırılmasını sağlamıştır. Dikkat eksikliği ve hiperaktivite bozukluğu (DEHB), sürekli dikkat eksikliği, hiperaktivite ve dürtüsellik ile karakterize edilen ve günlük işlevlerde önemli bozulmalara yol açan yaygın bir durumdur. DEHB'yi yönetmek için çok sayıda ilaç geliştirilmiş olup, metilfenidat (yaygın olarak Ritalin veya Concerta olarak bilinir) en yaygın kullanılan aktif bileşiktir. Metilfenidat, dikkat, odaklanma ve duygusal düzenlemeyi etkili bir şekilde iyileştirirken, uzun süreli kullanımı, artan depresyon ve anksiyete gibi davranışsal sorunlara ve uyku bozuklukları ile ödüllere karşı azalmış duyarlılık gibi fiziksel yan etkilere yol açabilir. Bu yan etkiler, yetişkinlerde çocuklara kıyasla telafi edilmesi daha zor olup, kalıcı etkiler bırakabilir. Bu çalışma, metilfenidat kullanımının uzun vadeli etkilerini yetişkin kadınlarda incelemeyi ve bu etkilerin uyku bozuklukları, sirkadiyen ritim bozulmaları ve özellikle gebelik sırasında çocukların hızlanmış beyin yaşlanmasına yatkınlığı üzerindeki potansiyel etkilerini araştırmayı amaçlamaktadır. Hipotezimiz, gebelik sırasında metilfenidat kullanımının, telomer uzunluğu ve beyin yaşlanmasıyla ilişkili gen metilasyon kalıplarında değişikliklere katkıda bulunarak, ̧cocukların nörodejenerasyona yatkınlığını artırabileceğidir. Bunu değerlendirmek için ikinci nesil yavrularda telomer uzunluğu ve beyin yaşlanmasıyla ilişkili genlerin metilasyon analizleri gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, uyku bozukluklarını düzenlemek için melatonin ve metilfenidatın yan etkilerini azaltmak için alternatif olarak oksitosin gibi terapötik müdahalelerin koruyucu etkileri olabileceği hipotezimiz vardır. Bu çalışmada, insanlar ile yüksek genetik benzerlikleri ve çok nesilli ̧calışmalar yapmayı kolaylaştıran yüksek yumurta üretim kapasiteleri nedeniyle zebrafish model organizma olarak kullanılmıştır. Çalışmanın sonucunda, sirkadiyen ritim bozukluğu ve anne stresi nedeniyle oluşan nöroenflamasyonun melatonin ve metilfenidat ile oksitosin ve metilfenidat kombinasyon tedavileri ile azaltıldığı belirlenmiştir. Bir sonraki neslin yavrularında ise yalnızca metilfenidat ile tedavi edildiğinde doğumda miras alınan telomer uzunluğunun daha kısa olduğu gözlemlenmiştir. Tezin ikinci araştırma projesinde ise Parkinson hastalığının beyinden ve bağırsaktan kaynaklanan iki farklı kökeni araştırılmıştır. Parkinson hastalığı, merkezi sinir sistemindeki dopaminerjik nöronların kaybı veya azalması ile karakterize edilen nörodejeneratif bir bozukluktur. Bu durum, alfa-sinüklein fibrillerinin birikimi ile ilişkilidir ve motor fonksiyon bozukluklarına neden olur. Araştırmanın önceki aşamasında, insan alfa-sinüklein geninin tek hücre aşamasında zebrafish genomuna entegre edilmesiyle transgenik zebrafish modelleri geliştirilmiştir. Tezin bu aşamasında, altı aylık transgenik zebrafishler, Parkinson hastalığının beyinden veya bağırsaktan kaynaklanabileceği hipotezini test etmek için kullanılmıştır. Alfa-sinüklein proteini beyne ve bağırsağa enjekte edilmiş ve bu iki organ arasındaki hareketi analiz edilmiştir. Alfa-sinüklein fibrillerinin hareketi immünohistokimya teknikleri kullanılarak doğrulanmıştır. Davranış değişiklikleri ve motor fonksiyon bozuklukları, yeni tank testleri, yüzme dayanıklılık testleri ve koku alma bozukluğu testleri kullanılarak değerlendirilmiştir. Çalışmanın sonucunda, beyin-bağırsak ve bağırsak-beyin yönlerinde enjekte edilen alfa-sinüklein fibrillerinin farklı hızlarda hareket ettiği doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, zebrafish were used as a model organism to study two different projects: issues stemming from the dopaminergic system during the neurodevelopmental period, specifically ADHD, and a Parkinson's disease model representing dopaminergic system disorders in old age. This approach allowed for an investigation of the lifelong effects of disorders caused by dopaminergic system dysfunction. Attention-deficit/hyperactivity disorder (ADHD) is a prevalent condition characterized by persistent inattention, hyperactivity, and impulsivity, often leading to significant impairments in daily functioning. Numerous medications have been developed to manage ADHD, with methylphenidate (commonly known as Ritalin or Concerta) being the most widely used active compound. While methylphenidate effectively improves attention, focus, and emotional regulation, its long-term use can lead to behavioral issues such as increased depression and anxiety, as well as physical side effects like sleep disturbances and decreased sensitivity to rewards. These side effects are more challenging to compensate for in adults compared to children, which may leave permanent effects. This study aims to investigate the long-term effects of methylphenidate use in adult women, with a focus on its role in sleep disorders, circadian rhythm disruption, and the potential implications for pregnancy, specifically on the susceptibility of offspring to accelerated brain aging. Our hypothesis is that methylphenidate use during pregnancy may contribute to changes in offspring telomere length and gene methylation patterns associated with brain aging, thereby increasing their vulnerability to neurodegeneration. To evaluate this, telomere length and methylation analyses were conducted on genes linked to brain aging in second-generation offspring. Additionally, our hypothesis is that therapeutic interventions, such as melatonin for regulating sleep disturbances and oxytocin as an alternative to mitigate methylphenidate's side effects, may have protective effects. Zebrafish were used as the model organism in this study due to their high genetic similarity to humans and their ease of egg production, enabling multi-generational studies. As a result of this study, it was determined that neuroinflammation caused by circadian rhythm disruption and maternal stress was reduced through melatonin & methylphenidate and oxytocin & methylphenidate combinational treatments. In the offspring of the next generation, it was observed that the telomere length inherited at birth was shorter when treated with methylphenidate only. In the second research project of this thesis, the origins of Parkinson's disease from two distinct locations—the brain and the gut—were investigated. Parkinson's disease is a neurodegenerative disorder characterized by the loss or reduction of dopaminergic neurons in the central nervous system. It is associated with aggregation of alpha-synuclein fibrils and resulting in motor function impairments. In the previous phase of this research, transgenic zebrafish models of Parkinson's disease were developed by integrating human alpha-synuclein gene into the zebrafish genome at the single-cell stage. In this phase of thesis, six-month-old transgenic zebrafish were used to test the hypothesis that Parkinson's disease can originate from either the brain or the gut. Alpha-synuclein protein was injected into the brain and gut, and its migration between these two organs was analyzed. The migration of alpha-synuclein fibrils was validated using immunohistochemistry techniques. Behavioral changes and motor function impairments were assessed using novel tank tests, swim endurance tests, and hyposmia tests. As a result of the study, it was validated that alpha-synuclein fibrils injected into the brain-to-gut and gut-to-brain migrate at different speeds.
Benzer Tezler
- Investigation of the role of Wnt/β-catenin signaling in brain regeneration using zebrafish as a model system
Wnt/β-katenin sinyal yolağının zebrabalığı modeli kullanılarak beyin rejenerasyonundaki rolünün araştırılması
GÖKHAN CUCUN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
BiyolojiDokuz Eylül ÜniversitesiMoleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE GÜNEŞ ÖZHAN
- Development of novel tools for cancer diagnosis, prognosis and treatment using intra- or inter-species transcriptome meta-analysis
Tür içi ve türler arası transkriptom meta-analizi kullanılarak kanser teşhisi, prognozu ve tedavisi için yeni araçların geliştirilmesi
HUMA SHEHWANA
Doktora
İngilizce
2017
Genetikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEN KONU KARAKAYALI
- Generation of CHST6 zebrafish mutants via CRISPR/CAS9 system, and phenotypic analysis of mutants
Zebrabalığı CHST6 geni mutantının CRISPR/CAS9 sistemi ile oluşturulması ve mutantların fenotipik analizi
MERVE BAŞOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyolojiDokuz Eylül ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞERİF ŞENTÜRK
ÖĞR. GÖR. GÜLÇİN ÇAKAN AKDOĞAN
- Bitkisel kökenli bazı fenolik bileşiklerin anti-alzheimer etkilerinin in vitro, in vivo ve in silico yöntemlerle incelenmesi
Investigation on anti-alzheimer's effect of several phenolic compounds of plant origin using in vitro, in vivo and in silico experimental models
TUĞBA UÇAR AKYÜREK
Doktora
Türkçe
2024
Eczacılık ve FarmakolojiGazi ÜniversitesiFarmakognozi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İLKAY ERDOĞAN ORHAN
- Testing the toxicity and effectiveness of new treatment options for alzheimer's disease in a zebrafish brain model of amyloid toxicity
Alzheımer hastalığı için yeni tedavi seçeneklerinin toksik etkilerinin ve etkinliklerinin amiloid toksisite zebra balığı beyin modelinde test edilmesi
YUSUF KAAN POYRAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyolojiDokuz Eylül ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE GÜNEŞ ÖZHAN