Search

Aksonların etrafına sarılmış¸ miyelin kılıf, hızlı bir şekilde sinyal iletimini sağlar ve deformasyonu, Multipl Skleroz (MS) gibi çeşitli nörodejeneratif hastalıklara neden olur. Aday ilaç geliştirilmesi için, miyelinizasyonun miktarının belirlenebiliyor olması gerekmektedir. Miyelin nicelleştirilmesi, genellikle konfokal mikroskoplar tarafından elde edilen mikroskopik floresan görüntülerinde bir uzman tarafından miyelin etiketleme temeline dayanan ve yoğun emek gerektiren bir iştir. Bu çalışmada, floresan mikroskopi görüntülerinde anlamsal bölütlemeye dayalı bir otomatik miyelin belirleme yöntemi geliştirilmiştir. Üç kanallı ve üç boyutlu olarak mikroskoptan alınan, fare kök hücresinden türetilmiş¸ nöron ve oligodendrosit ortak kültürlerinin görüntüleri bir uzman tarafından etiketlenmiştir. Alınan görüntüler e˘gitim için yamalara ayrılmıs¸ ve etiketlerden de her yamanın karşılığı elde edilmiştir. Miyelin içeren ve içermeyen bögeleri tanımlamak üzere eğitim işlemi için 11552 yamadan olus¸an bir veri kümesi kullanılmıştır. Veri kümesinde çeşitli öğrenme algoritmaları kullanılarak anlamsal bölütleme tekniğinin miyelin tespit performansları değerlendirilmiştir. En yüksek doğruluk değeri olan yüzde 97.32, grup boyutu 8 ve devir sayısı 250 iken “RMSprop” öğrenme algoritması ile elde edilmiştir. Sonuçlarımız, önerilen otomatik segmentasyon yaklaşımının miyelin tespiti için uygun olduğunu göstermektedir. Burada açıklanan miyelin segmentasyon yaklaşımı, remiyelinizasyon ilaç taramalarının bir parçası haline gelecek potansiyele sahiptir. Myelin sheath, wrapped around axons, allows rapid neural signal transmission, and degeneration of myelin causes various neurodegenerative diseases, such as, Multiple Sclerosis (MS). For candidate drug discovery, it is essential to quantify myelin. This requires tedious expert labor comprising myelin labelling on microscopic fluorescence images, usually acquired by confocal microscopes. In this study, semantic segmentation based automatic myelin segmentation on fluorescence microscopy images was introduced. Three-channel and three-dimensional fluorescence images of mouse stem cell derived neuron and oligodendrocyte co-cultures were labeled by an expert. The images were divided into patches for training and the labels corresponded to each patch were acquired. A data set of 11552 patches was used for training to identify myelin and non-myelin regions. In the data set, myelin detection performances of semantic segmentation technique were evaluated using 3 different learning algorithms. The highest accuracy value of 97.32 percent was achieved by using 'RMSprop' learning algorithm with a group size of 8 and after 250 epochs. Results suggested that the proposed myelin segmentation method was suitable for detecting myelin. Thus, the outlined myelin segmentation method has the potential to be incorporated into remyelination drug screens.

Myelin disorders burden millions of people around the world, yet existing therapies are inadequate to cure them. Current remedies commonly treat the symptoms with minimal to no effect on the actual cause of the disorder. The basis and/or the mechanism of demyelination is not known for many of the disorders either. In recent years, stem cells of variable origin have been used in clinical trials as transplant agents to restore the defective biochemical process or the damaged tissue. We summarize the outcomes of these trials for demyelination disorders. The capability of reprograming mature cells into stem cells equips researchers with a new tool to replicate disease phenotypes in cell culture dishes for basic research and therapeutic screens. The applications of in vitro myelination disorder models are also discussed. The combined outcome of the discussed studies offers a promising future as stem cell transplantation generally results in decreased symptoms and improved quality of life. However, the mechanism of action of the interventions is not known and in cases of negative outcomes the reasons are usually obscure. Further basic science studies along with clinical interventions should close the knowledge gap and should help spread the positive results to a larger population.

Merkezi sinir sisteminde bulunan oligodendrositler, nöronlara trofik destek sağlayan ve elektrik sinyallerini daha hızlı ve daha verimli iletmelerini kolaylaştıran miyelin kılıfının oluşumundan sorumludur. Bu nedenle, miyelin kılıfı sağlıklı bir sinir sisteminin gelişiminde önemli bir rol oynar. Fare embriyonik kök hücre bazlı bir in vitro miyelinasyon sistemi geliştirilmiştir ve bu sistem SARAPE adı verilen miyelizasyon modelini oluşturmak için kullanılmıştır. Bu modelde, miyelinazyonun çapa atma evresi nöron ve oligodendrosit membran arasındaki ilk temastır. Caspr proteinin nöronların yüzeyindeki Contactin'e bağlandığı ve daha sonra, miyelinasyon sürecinin başından sonuna kadar kırılmayan bir etkileşim oluşturmak için oligodendrosit membranı üzerindeki NF155 proteinine bağlandığı bilinmektedir. Ana amacımız, bu proteinleri kullanarak uzun süreli canlı görüntülemeye uygun moleküler araçlar ve protokoller geliştirerek, miyelin zarının oluşumunun arkasındaki ayrıntılı mekanizmayı anlamaya yardımcı olmaktır. Bu amaçla NF155, Caspr ve Contactin proteinlerinin floresan etiketli versiyonu, lentiviral plazmitler içerisindeki oligodendrosit ve nörona spesifik promotörler altına klonlanmış ve lentivirüsler elde edilmiştir. Daha sonra, zenginleştirme işlemi yapılarak NPH'ler de kalıcı Caspr ifadesi sağlanmış ve hücreler canlı görüntülemeye uygun hale getirilmiştir. Myelin, produced by oligodendrocytes in the central nervous system and schwann cells in the peripheral nervous system, is one of the main components required for the efficient functioning of the nervous system. By virtue of the myelin membrane, the speed and efficiency of signal transmission increases, trophic support is provided to neurons and it is easier for them to survive. Therefore, myelin sheath plays essential role in the development of a healthy nervous system. A mouse embryonic stem cell-based in vitro myelination system is developed and used to create a myelization model called SARAPE. In this model, anchoring phase of the myelination is the first contact between neuron and oligodendrocyte membrane. It has been studied that Caspr bind to Contactin on the surface of neurons. Then, they interact with their binding target on the oligodendrocyte membrane, NF155, to form an interaction which is never broken from the beginning to the end of the myelination process. Our main aim is to help understanding the detailed mechanism behind the formation of the myelin membrane by generating molecular tools and protocols using these proteins, compatible with long-term live imaging. For this purpose, fluorescent tagged version of NF155, Caspr and Contactin proteins were cloned under the oligodendrocyte and neuron specific promoters in lentiviral constructs and by using cloned constructs, lentivirus particles were obtained. Next, by performing enrichment process, NPCs with permanent Caspr expression were generated. Finally, these cells were shown to compatible for live imaging.