Elektrik Sinyalleri Gönderen Hibrit Beyin Hücreleri Keşfedildi
Baylor College’dan bilim insanları, insan beyninde nöron ve glia özelliklerini paylaşan yeni bir hücre tipi tespit etti.
Glioma tümörlerinde de bulunan bu hücreler, sadece nöronların bunu yapabildiğine dair geleneksel inanca meydan okuyarak elektriksel uyarıları ateşleyebiliyor.
İnsan Beyninde Yeni Hücre Tipinin Keşfi
Baylor Tıp Fakültesi ve Teksas Çocuk Hastanesi Jan ve Dan Duncan Nörolojik Araştırma Enstitüsü araştırmacıları insan beyninde yeni bir hücre tipini ortaya çıkardı.
Cancer Cell dergisinde bugün (5 Eylül) yayınlanan çalışma, bir tür beyin tümörü olan gliomadaki hücrelerin üçte birinin elektriksel uyarılar verdiğini ortaya koyuyor. İlginç bir şekilde, aksiyon potansiyelleri olarak da adlandırılan uyarılar, kısmen nöron ve kısmen glia olan tümör hücrelerinden kaynaklanıyor ve beyinde elektrik sinyalleri üretebilen tek hücrelerin nöronlar olmadığı yönündeki çığır açan fikri destekliyor. Bilim insanları ayrıca tümör olmayan insan beyninde de hibrit nöron-glia özelliklerine sahip hücrelerin bulunduğunu keşfetti. Bulgular, yeni tanımlanan bu hücrelerin hem glioma hem de normal beyin fonksiyonlarındaki rolünün daha fazla incelenmesinin önemini vurgulamaktadır.
Glioma Araştırmaları ve Hasta Sağkalımı Üzerindeki Etkisi
“Gliomlar merkezi sinir sisteminin en yaygın tümörleridir ve her yıl yaklaşık 12.000 vakaya tanı konulmaktadır. Bu tümörler evrensel olarak ölümcüldür ve nörolojik ve bilişsel işlevler üzerinde yıkıcı etkileri vardır. Önceki çalışmalar, hasta sağkalım sonuçlarının tümör proliferasyonu ve invazivliği ile ilişkili olduğunu ve bunların tümör hücreleri ile beyinde bulunan nöronlar arasındaki iletişim de dahil olmak üzere tümörün içsel ve dışsal faktörlerinden etkilendiğini göstermiştir.” Russell J. ve Marian K. Blattner Nöroşirürji Bölümü Başkanı, Kanser Nörobilim Merkezi Direktörü, Baylor Dan L Duncan Kapsamlı Kanser Merkezi üyesi ve Jan ve Dan Duncan Nörolojik Araştırma Enstitüsü’nde baş araştırmacı.
Araştırmacılar daha önce glioma ve çevresindeki sağlıklı nöronların birbirleriyle bağlantı kurduğunu ve nöronların tümör büyümesini ve invazivliğini artıracak şekilde tümörlerle iletişim kurduğunu açıklamışlardı.
Kanser Hücrelerindeki Elektriksel Aktivitenin Ortaya Çıkarılması
Projenin kavramsallaştırılmasından sorumlu olan Baylor’da pediatri – nöro onkoloji alanında doktora sonrası araştırmacı olan ilk yazar Dr. Rachel N. Curry, “Bir süredir tümör hücreleri ve nöronların doğrudan etkileşime girdiğini biliyoruz” dedi. “Ancak aklımda hep kalan bir soru vardı: ‘Kanser hücreleri elektriksel olarak aktif midir? Bu soruya doğru yanıt verebilmek için doğrudan ameliyathaneden alınan insan örneklerine ihtiyacımız vardı. Bu, hücrelerin beyinde var olacakları haliyle biyolojilerinin mümkün olduğunca korunmasını sağladı.”
Ekip, glioma hücrelerinin elektrik sinyalleri üretme ve bu sinyalleri üreten hücreleri tanımlama yeteneklerini incelemek için, tek hücreli RNA dizilimi ve hücrelerin türünü tanımlamak için hücresel yapının analizi ile ani sinyalleri ölçmek için tüm hücre elektrofizyolojik kayıtlarını entegre eden bir teknik kombinasyonu olan Patch-sequencing’i kullandı.
Yenilikçi Yöntemler ve Beklenmedik Bulgular
Elektrofizyoloji deneyleri, araştırma görevlisi ve ilk yazar Dr. Qianqian Ma tarafından, yardımcı yazar sinirbilim doçenti Dr. Xiaolong Jiang’ın laboratuvarında yürütülmüştür. Bu yenilikçi yaklaşım daha önce insan beyin tümörü hücrelerini incelemek için kullanılmamıştı. Ma, “Bu tümör hücrelerinin morfolojik ve elektrofizyolojik özelliklerin benzersiz bir kombinasyonuna sahip olduğunu görünce gerçekten şaşırdık” dedi. “Daha önce memeli beyninde böyle bir şey görmemiştik.”
“Tüm bu analizleri tek hücreler üzerinde gerçekleştirdik. Bireysel elektrofizyolojik aktivitelerini analiz ettik. Her hücrenin içeriğini çıkardık ve hücrede aktif olan genleri tanımlamak için RNA’yı sıraladık, bu da bize ne tür bir hücre olduğunu söylüyor” dedi. “Ayrıca her hücreyi yapısal özelliklerini görselleştirecek boyalarla boyadık.”
Sinirbilimde Analiz ve Hesaplamalı Gelişmeler
Bu büyük miktarda bireysel veriyi entegre etmek, araştırmacıların bunları analiz etmek için yeni bir yol geliştirmelerini gerektirdi.
Baylor’da nöroşirürji profesörü olan yardımcı yazar Dr. Akdes Serin Harmancı, “Spiking hücrelerini tanımlamak ve kimliklerini belirlemek için, her bir hücreye ayrı ayrı açıklama eklemek üzere bir hesaplama aracı – Tek Hücre Kuralı İlişkilendirme Madenciliği (SCRAM) – geliştirdik” dedi.
Nörobilim ve Klinik Uygulama için Daha Geniş Çıkarımlar
Curry, “Bu kadar çok sayıda glioma hücresinin elektriksel olarak aktif olduğunu bulmak bir sürprizdi çünkü bu, beyindeki tüm farklı hücre türleri arasında elektriksel uyarıları ateşleyenlerin yalnızca nöronlar olduğunu belirten sinirbilimde güçlü bir şekilde benimsenen bir kavrama aykırıdır” dedi. “Diğerleri, oligodendrosit öncü hücreleri (OPC’ler) olarak bilinen bazı glia hücrelerinin kemirgen beyninde elektriksel uyarıları ateşleyebileceğini öne sürdü, ancak bunu insanlarda doğrulamak zor bir görevdi. Bulgularımız, nöronlar dışındaki insan hücrelerinin de elektriksel uyarıları ateşleyebildiğini gösteriyor. Yetişkin beyninde bu OPC’lerden 100 milyon kadar olduğu tahmin edildiğinden, bu hücrelerin elektriksel katkıları daha fazla incelenmelidir.”
Harmancı, “Dahası, kapsamlı veri analizleri glioma tümörlerindeki spiking hibrid hücrelerin hem nöronların hem de OPC hücrelerinin özelliklerine sahip olduğunu ortaya koydu” dedi. “İlginç bir şekilde, nöron-glia hibridi olan tümör dışı hücreler bulduk, bu da bu hibrid popülasyonun sadece glioma büyümesinde rol oynamadığını, aynı zamanda sağlıklı beyin fonksiyonuna da katkıda bulunduğunu düşündürüyor.”
Baylor’da Marc J. Shapiro Profesörü ve beyin cerrahisi başkanı olan eş yazar Dr. Ganesh Rao, “Bulgular aynı zamanda gliomdaki spiking hibrid hücrelerin oranının prognostik bir değere sahip olabileceğini düşündürmektedir” dedi. “Veriler, bir hastada bu sivri hibrit glioma hücrelerinden ne kadar çok varsa, hayatta kalma sonucunun o kadar iyi olduğunu gösteriyor. Bu bilgi hastalar ve doktorları için büyük değer taşıyor.”
Kanser ve Beyin Araştırmalarında İşbirliği ve Sonuçlar
Deneen, “Bu çalışma, Baylor’daki son teknoloji gruplar tarafından güçlü bir şekilde desteklenen disiplinler olan beyin cerrahisi, biyoinformatik, sinirbilim ve kanser modelleme gibi çok sayıda disiplinde kapsamlı ve eşit bir işbirliğinin sonucudur” dedi. “Sonuçlar, glioma tümörlerinin ve normal beyin fonksiyonunun daha iyi anlaşılmasını, karmaşık hücresel popülasyonları analiz etmek için sofistike bir biyoinformatik boru hattı ve bu yıkıcı hastalığı olan hastalar için potansiyel prognostik çıkarımlar sunuyor.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Domates Bitkileri Arasındaki Elektrik Sinyallerinin Tespiti, İlginç Sorular Doğuruyor