Uzun QT sendromlu transgenik ve vahşi tip farelerden pluripotent kök hücre üretilmesi ve kardiyomiyosite farklılaştırılarak hastalık fenotipinin incelenmesi

Abstract

Uyarılmış pluripotent kök (UPK) hücreler, somatik hücrelere Sox2, Klf4 ve Oct4 gibi embriyonik kök hücrelere özgü transkipsiyon faktörlerinin aktarılması sonucu somatik hücrelerin yeniden programlanması ile elde edilebilmektedir. Kanalopati olarak sınıflandırılan bir iyon kanalı bozukluğu olan UQTS'nun en yaygın tipi UQTS-1'in genetik temeli KCNQ1 geninde mutasyonlara bağlı voltaj kapılı K+ kanalının normal işlev gösterememesi aksiyon potansiyel süresinde ve QT aralığında uzamaya neden oluşturabilmektedir. İnsanlarda UQTS mekanizması ve tedavi yöntemleri araştırılırken, insan üzerinde deneysel girişimler ve hasta kaynaklı hücrelerin temininde karşılaşılan etik kısıtlamalar sebebiyle UQTS transgenik fare modelleri yaygın olarak kullanılan önemli bir stratejidir. Önemli olarak, UQTS`nun moleküler mekanizmalarının anlaşılması ve yeni tedavi yöntemleri geliştirilmesine olanak sağlayabilecek transgenik fare modellerinde UPK hücre temelli çalışmalar literatürde yer almamaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, literatürde bir ilk olarak, Kcnq1-/- ve Kcnq1A340E/A340E mutasyonları taşıyan transgenik fare soylarının somatik hücreleri lentiviral bir vektör aracılığıyla yeniden programlanmış ve bu pluripotent kök hücreler embriyonel cisimcik yöntemi ile büyüme faktörlerinin yönlendirmesi kullanılarak kardiyomiyosite farklılaştırılmıştır. Sonuç olarak, EKG analizinde QT aralığındaki vahşi tip farelere göre transgenik farelerde tespit edilen uzama, UQTS fare kökenli in vitro üretilen UPK hücre temelli kardiyomiyosit hücrelerinde vahşi tipe göre istatistiksel uzama gösterildi (p= 0.001, p<0.05). Sonuç olarak, UQTS'lu transgenik fareler kullanılarak, UPK temelli kardiyomiyositler ile in vitro hastalık modeli oluşturuldu.

Yamanaka and colleagues optimized reprogramming of adult fully differentiated mouse fibroblasts in 2006 and human somatic cells in 2007 to induced pluripotent stem cells (iPSC) by a set of transcription factors term as Sox2, Klf4, Oct4 and c-Myc. There are variety of UPK derived cardiovascular disease modelling studies. Cardiac diseases, whether inherited or acquired, is the most common reason of mortality worldwide. Mutations in KCNQ1 gene encoding voltage gated K+ channel cause ion channel abnormalities resulting arrhythmias, prolongation of action potential duration and QT interval. Due to limitations of research on human and ethical concerns, LQTS transgenic mouse models are widely used. In literature, mouse iPSC derived LQTS disease phenotype studies are not provided. In this thesis research, we have obtained two transgenic LQTS mouse models that are either a knock-out (Kcnq1-/-) or acquired a mutation (Kcnq1 A340E/A340E) in Kcnq1 gene from Dr. Pfeifer Lab. Mouse embryonic fibroblasts are isolated from transgenic mice and fibroblasts are reprogrammed into iPSCs via lentivirus. First in literature, LQTS transgenic mice derived iPSCs were differentiated into cardiomyocytes by embriyoid body formation and small molecules. In conclusion, ECG anaysis showed that transgenic mice have QT interval prolongation compared with the wild type mice in vivo. LQTS transgenic mice specific iPSC derived cardiomyocytes also showed QT prolongation compared to wild type ESC derived cardiomyocytes (p=0.001, p<0.05).