Alzheimerova choroba (AD) je nejčastější příčinou demence u starších osob, charakterizovaná ukládáním neurotoxických plaků amyloidu-beta (A-beta), hyperfosforylací proteinu Tau a tvorbou neurofibrilárních klubek. Dosavadní terapeutické snahy zaměřené na tyto příznaky nebyly úspěšné v léčbě Alzheimerovy choroby, což naznačuje, že nemusí být příčinou tohoto onemocnění. Dysfunkce endozomů a endo-lysozomální dráhy je uznávána jako klíčový přispěvatel k AD a některými je dokonce považována za iniciátor této patologie. Na neuronální úrovni se tato dysfunkce projevuje mimo jiné zvětšováním časných endozomů. Změny v proteomu endozomů způsobené tímto zvětšením a jejich vztah k dysfunkci endo-lysozomální dráhy a rozvoji AD však dosud nebyly prozkoumány.
Existuje několik dobře popsaných genů, jejichž mutace způsobují AD. Mezi ně patří I SORL1 (kódující receptor související se sortilinem 1) a PSEN1 (kódující presenilin 1). Dysfunkce těchto genů také vede k zvětšení časných endozomů v neuronech in vitro, což z nich činí vhodný model ke studiu proteomu zvětšených endozomů u AD.
Tato diplomová práce si klade za cíl porovnat proteomy časných endozomů ve “wild-type”, SORL1-deficientních a PSEN1-deficientních korikálních neuronech, které byly odvozeny z indukovaných pluripotentních kmenových buněk. Tato analýza bude provedena pomocí kvantitativní hmotnostní spektrometrie (MS). Student také poskytne charakterizaci dosud necharakterizovaných buněčných linií z hlediska jejich patologie AD. Dále student ověří nejvýznamnější výsledky MS týkající se patologie AD a funkce endozomů pomocí doplňkových metod molekulární biologie. Výsledky této práce přispějí k širšímu porozumění patologii AD a jejímu vývoji a potenciálně nabídnou nové terapeutické cíle.
 
Cíle této práce jsou:

1. Charakterizace typických znaků AD v nově odvozené linii indukovaných pluripotentních kmenových buněk deficientních pro PSEN1 (patogenní varianta p.A256G) pomocí metod jako imunoblot, imunofluorescenční mikroskopie a ELISA.
2. Izolace časných endozomů a srovnávací analýza endozomálního obsahu proteinů v kortikálních neuronech typu “wild-type” a neuronech nesoucích “knock-out” genu SORL1, patogenní varianty SORL1 p.Y1816C a p.G1732A a patogenní variantu PSEN1 p.A256G pomocí kvantitativní MS.
3. Bioinformatická analýza získaných MS dat a identifikace nejrelevantnějších rozdílů v obsahu proteinů ve vztahu k patologii Alzheimerovy choroby a biologii endozomů na základě současné literatury.
4. Ověření těchto změn pomocí doplňkových metod molekulární biologie (imunoblot, kvantitativní PCR, imunocytochemie).

 
Literatura:

1. Small, Scott A., and Gregory A. Petsko. "Endosomal recycling reconciles the Alzheimer’s disease paradox." Science translational medicine 12.572 (2020): eabb1717.
2. Jensen, Anne Mette G., et al. "The SORL1 p. Y1816C variant causes impaired endosomal dimerization and autosomal dominant Alzheimer’s disease." Proceedings of the National Academy of Sciences 121.37 (2024): e2408262121.
3. Andersen, Olav M., et al. "In vivo evidence that SORL1, encoding the endosomal recycling receptor SORLA, can function as a causal gene in Alzheimer’s Disease." bioRxiv (2021): 2021-07.