Bilim İnsanları Beynin 50 ile 75 Yaşları Arasında Yeni Bir Biyolojik Evreye Girebileceğini Keşfetti
Tek hücreli bir çalışma, yaşlanan insan hipokampüsündeki bağışıklık hücrelerinde, genom organizasyonunda ve gen düzenlemesinde önemli değişiklikleri ortaya koyarak, beyin yaşlanması ve yaşla ilişkili demanslar hakkında önemli bilgiler sunuyor.
Yaklaşık 50 ile 75 yaşları arasında, insan hipokampusunun hücresel yapısı değişmeye başlar. Bağışıklık hücreleri değişir, genomun fiziksel organizasyonu zayıflar ve gen düzenleme kalıpları birçok hücre tipinde yeniden şekillenir.
Bu yaygın değişiklikler orta yaşlarda başlar ve ilerleyen yaşın Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif rahatsızlıklar için en güçlü risk faktörü olmasının nedenini açıklamaya yardımcı olabilir .
Bu süreci izlemek için araştırmacılar, yetişkin yaşam süresi boyunca toplanan insan hipokampus dokusundan tek tek hücreleri analiz ettiler. Hipokampus, öğrenme ve hafıza için hayati önem taşıyan bir beyin bölgesidir. Gelişmiş tek hücre yöntemlerini kullanarak, hem gen düzenlemesini hem de üç boyutlu genom mimarisini haritalandırdılar ve bu özelliklerin insan beyni yaşlandıkça nasıl değiştiğine dair şimdiye kadarki en ayrıntılı açıklamalardan birini ortaya koydular.
Orta yaş, bağışıklık sisteminde büyük bir değişim getirir.
En belirgin geçiş, beynin korunmasına ve sürdürülmesine yardımcı olan bağışıklık hücreleri olan mikroglialarda görüldü. Yaklaşık 50 ile 75 yaşları arasında, embriyonik gelişim sırasında oluşan mikroglialar keskin bir şekilde azaldı. Bunların yerine, araştırmacılar moleküler profilleri kanda dolaşan bağışıklık hücrelerine benzeyen hücreler tespit etti.
Analiz, bir başka önemli kaybı daha ortaya çıkardı. Kan-beyin bariyerinin korunmasında rol oynayan hücre popülasyonlarında önemli bir azalma görüldü. Bu koruyucu sınır, kan dolaşımındaki zararlı maddelerin beyin dokusuna girmesini önlemeye yardımcı olur.
Çalışmanın baş yazarlarından, New York Genom Merkezi Bilimsel Direktörü ve CEO’su, Columbia Üniversitesi Genetik ve Gelişim, Biyokimya ve Moleküler Biyofizik ve Sistem Biyolojisi Profesörü ve Columbia Üniversitesi VP&S’deki Vagelos Temel Biyomedikal Bilimler Enstitüsü’nde (Vagelos Enstitüsü) Doçent Direktör olan Dr. Bing Ren, “Mikroglia, beyin homeostazının korunmasında kritik öneme sahiptir,” dedi. “Bu hücreler temel görevlerini yerine getiremediğinde, toksik maddeler birikir ve bu da nörodejeneratif hastalıklara katkıda bulunabilecek inflamatuar süreçleri tetikleyebilir.”
Genom organizasyonu yaşla birlikte zayıflar.
Değişiklikler bağışıklık ve damar hücrelerinin ötesine uzandı. Araştırmacılar, çeşitli beyin hücresi tiplerinde genomun üç boyutlu yapısının giderek daha az düzenli hale geldiğini buldu.
DNA, çekirdeğin içinde gevşek bir iplik halinde depolanmaz. Hücrenin hangi genleri kullanabileceğini belirlemeye yardımcı olan, özenle düzenlenmiş bir yapıya katlanır. Bu mimarinin yaygın olarak bozulması, genom organizasyonundaki azalmanın beyin yaşlanmasının temel bir özelliği olabileceğini düşündürmektedir.
UC San Diego’daki Epigenomik Merkezi’nde Tek Hücreli Genomik Direktörü Nathan Zemke, “Bu çalışma, yaşlanmanın beyin hücrelerindeki insan genomunu nasıl yeniden şekillendirdiğini anlamada önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor” dedi. “Bu bulgular, yaşlanma sürecinin mekanistik bir anlayışını elde etmek için gen düzenlemesi ve genom organizasyonunun incelenmesinin kritik önemini göstermektedir.”
Sonuçlar, beyin yaşlanmasının sadece yavaş bir hasar birikiminden ibaret olmadığını gösteriyor. Bunun yerine, bağışıklık, damar ve sinir sistemlerinin, insanlar yaşlandıkça koordineli değişikliklere uğradığı görülüyor.
“Önemli olan, bu çalışmanın yaşlanmanın sadece kademeli bir gerileme olmadığını, bağışıklık, damar ve sinir sistemlerinin koordineli ve dinamik bir şekilde yeniden şekillenmesini içerdiğini ortaya koymasıdır. Bu bulgular, yaşam boyu devre bütünlüğünü ve beyin fonksiyonunu korumayı amaçlayan yeni tedavi hedeflerinin belirlenmesinin önünü açmaktadır,” diyor Kaliforniya Üniversitesi, Irvine’deki Sinir Devre Haritalama Merkezi’nin Direktörü ve Rektör Profesörü Dr. Xiangmin Xu ve çalışmanın ortak yazarlarından biri.
Genom değişiminin daha geniş bir haritası
Bu araştırma , Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin 4D Nükleom (4DN) Ortak Fon programı kapsamında Science dergisinde yayınlanan altı çalışmadan biridir . On yıl süren bu girişim, genomun mimarisinin hem mekân hem de zaman içinde nasıl değiştiğini haritalamak amacıyla oluşturulmuştur.
2015’ten 2025’e kadar, program Amerika Birleşik Devletleri genelindeki disiplinlerarası araştırma gruplarını bir araya getirerek genomun uzamsal düzenlemesinin biyolojik aktiviteyi nasıl şekillendirdiğini inceledi. Ren ayrıca, farklı hücre tipleri ve zaman ölçeklerinde genom mimarisini araştıran üç Science makalesinde de eş yazar veya ortak yazar olarak görev yaptı.
Bu çalışmalar, genom organizasyonundaki başarısızlıkların gelişim, yaşlanma ve nörodejeneratif hastalıklar da dahil olmak üzere hastalıklarla nasıl ilişkili olduğunu araştıran araştırmacılar için geniş bir kaynak oluşturmaktadır.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bilim İnsanları Beynin 50 ile 75 Yaşları Arasında Yeni Bir Biyolojik Evreye Girebileceğini Keşfetti
Beyin, Üreme Hücrelerinin Isı Stresine Karşı Hayatta Kalmasına Yardımcı Olur