Bir İlk Olarak Hem Sıçan Hem de Fare Hücrelerinden Oluşan Hibrit Beyinler Yapıldı
Dünyada bir ilk olarak, iki bilim insanı ekibi bağımsız olarak iki türden hücrelerle hibrit beyin dokusu oluşturdu: fare ve sıçan. Bu iki tüylü kemirgen dışarıdan benzer görünebilir, ancak evrimsel olarak aralarında yaklaşık 20 milyon yıl var, bu nedenle bu başarıyı mümkün kılmak için bazı sofistike genetik mühendisliği gerekiyordu.
Bu çalışmanın arkasındaki bilim insanlarının akıllarında önemli bir hedef var. Hayvan hibrid beyin modelleri, insanlardaki nörolojik hastalıklara yönelik yeni tedavilerin araştırılması için hayati bir araç olabilir.
Columbia Üniversitesi’nde profesör olan ve çalışmalardan birinin kıdemli yazarı Kristin Baldwin yaptığı açıklamada, “Tabaklarda ve organoid adı verilen 3 boyutlu kültürlerde güzel hücre modellerimiz var ve her ikisinin de avantajları var” dedi. “Ancak bunların hiçbiri hücrelerin gerçekten en üst düzeyde çalışıp çalışmadığını belirlemenize izin vermiyor.”
Peki bu kadar farklı iki hayvandan alınan hücreleri nasıl birleştireceksiniz?
Daha önce yapılan deneyler, blastosist tamamlama adı verilen bir yöntem sayesinde, fare kök hücreleri kullanılarak bir farede kaybolan pankreasın yerine yenisini koymanın mümkün olduğunu göstermiştir. Bir türden alınan kök hücreler, başka bir türden alınan blastosist – çok erken evre embriyo – içine enjekte ediliyor ve burada gelişerek eksik bir işlevi üstleniyorlar.
Pankreas deneylerinde, fare blastosisti pankreas olmadan gelişeceği anlamına gelen genetik bir mutasyon içeriyordu. Fare kök hücreleri bu boşluğa yerleşebildi ve eksik organa dönüşebildi. Aynı şey eksik beyin dokusu bölgelerinde de işe yarayabilir mi?
Dallas’ta, Texas Üniversitesi Güneybatı Tıp Merkezi’nde, yardımcı doçent Jun Wu liderliğindeki bir ekip, farklı doku tiplerinin gelişiminden sorumlu spesifik genleri tanımlamak için CRISPR tabanlı bir sistem geliştirdi. Hesx1 adlı bir genin farelerde düzgün ön beyin gelişimi için gerekli olduğunu buldular ve bu genden yoksun blastosistler ürettiler. Daha sonra, fare kök hücrelerini blastosistlere enjekte ettiler ve fare hücreleri boşluğu doldurabildi ve fare beyinleri normal bir şekilde gelişti.
Fare beyinleri fare beyinlerinden daha büyük olsa da, bu bir sorun gibi görünmüyordu. Hibrit beyinler, vahşi tip fare beyinleriyle aynı hızda ve aynı boyutta büyüdü ve sıçan ve fare türevi nöronlar, sanki her ikisi de aynı türdenmiş gibi birbirleriyle bağlantı kurup sinyal iletebildi.
Aynı zamanda Baldwin’in ekibi, fare koku alma sistemindeki kayıp sinir devrelerini onarmak için blastosist tamamlama yöntemini kullanıyordu.
Bir kez daha, fare beyinleri, gemideki fare otostopçularla bile olağan hızda gelişti. Baldwin, “Fare hücrelerini neredeyse tüm fare beyninde görebiliyordunuz, bu bizim için oldukça şaşırtıcıydı” dedi. “Bu bize yerleştirmenin önünde çok az engel olduğunu söylüyor ve birçok fare nöronunun benzer bir sıçan nöronuyla değiştirilebileceğini gösteriyor.”
Ekip, biri farenin kendi nöronlarının tamamen öldürüldüğü, diğeri ise sadece susturulduğu iki farklı model oluşturdu. Melez fareler, bilim insanlarının kafeslerine sakladıkları bir kurabiyeyi bulmaya çalışarak koku alma duyularını göstermek zorunda kaldılar. Fare nöron replasmanlarının, susturulmuş fare dokusu olmadığında en iyi şekilde çalıştığı anlaşıldı.
Baldwin şöyle açıkladı: “Bu, yedek nöronlar eklemenin tak ve çalıştır olmadığını gösteriyor. İşlevsel bir replasman istiyorsanız, orada öylece duran işlevsiz nöronları boşaltmanız gerekebilir; bu durum bazı nörodejeneratif hastalıklarda ve ayrıca otizm ve şizofreni gibi bazı nörogelişimsel bozukluklarda söz konusu olabilir.”
Blastosist tamamlayıcılığının insanlarda kullanıma hazır hale gelmesine daha çok var, ancak ilk deneylerden bazıları, özellikle organ nakli bekleyenler için iyimserlik sebebi.
“Amacımız, organ alıcıları için sonuçları iyileştirmek amacıyla domuz organlarını belirli bir oranda insan hücresiyle zenginleştirmektir. Ancak şu anda bunu klinik deneylerde test etmeden önce üstesinden gelmemiz gereken birçok teknik ve etik zorluk var” dedi.
O zamana kadar, bu tür melezlerden öğrenebileceğimiz çok şey var – ve adil olmak gerekirse, şimdiye kadar işler biraz fare ve sıçan ağırlıklıydı.
“Dünyada 2,000’den fazla yaşayan kemirgen türü var. Bunların çoğu, laboratuvarda yaygın olarak incelediğimiz kemirgenlerden farklı davranıyor” diyor Wu. “Türler arası nöral blastokist tamamlama, bu türlerin beyinlerinin nasıl geliştiğini, evrimleştiğini ve işlev gördüğünü incelemek için potansiyel olarak bir kapı açabilir.”
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber
Hibrit Biyobilgisayar İnsan Beyin Dokusunu Bilgisayar Çipleriyle Birleştiriyor