İnsan Ağrı Sinir Devresi İlk Kez Laboratuvarda Yeniden Oluşturuldu
Günümüzde en etkili ağrı kesiciler opioid ilaçlardır ve bunların ciddi bir dezavantajı vardır: bağımlılık yaparlar ve kronik ağrıdan muzdarip insanları bağımlılığa yatkın hale getirirler.
Başka çarelere ihtiyaç var ve bu çareleri bulmak için bilim insanları, ağrı sinyallerinin beyne ulaştığı sinir yolunun tamamını laboratuvarda yeniden oluşturdu.
Bilim insanları, bir kişinin ağrıyı hissettiği en önemli sinir yollarından birini laboratuvarda yeniden üretti. Bu sinir devresi duyuları vücudun derisinden beyne iletir.
Bu başarı, ağrı sinyallerinin insan vücudunda nasıl işlendiğini ve ağrının en iyi nasıl giderileceğini anlamada yavaş ilerlemeyi hızlandırmayı vaat ediyor. Çalışma Nature dergisinde yayımlandı.
Periferik ağrı hissi, yükselen duyusal yolun dört farklı bölgesinde bulunan sinir hücrelerini veya nöronları içeren bir röle yarışı yoluyla beyne iletilir: radiküler gangliyonlardan omuriliğe, sinyalin beynin bir bölgesine, talamusa ve somatosensoriyel kortekse gittiği omuriliğe.
Dr. Sergiu Pasca, “Artık bu yolu kişiye zarar vermeden modelleyebiliyoruz” diyor. – “Bunun ağrı bozukluklarını nasıl daha iyi tedavi edebileceğimizi öğrenmemize yardımcı olacağını umuyoruz.”
Şimdiye kadar hiç kimse ağrı sinyalinin tüm bu yol boyunca nasıl iletildiğini gözlemleyememişti. Şimdi Paska ve meslektaşları, tasarımlarının ilk bileşeninden sonuncusuna kadar ilerleyen elektriksel aktivite dalgalarını gözlemlediler ve genleri değiştirerek veya devre elemanlarını kimyasal olarak uyararak bu dalga modellerini geliştirebildiler veya bozabildiler.
Çalışmada yer almayan doktor Vivianna Tawfik, “Ağrı büyük bir sorun” diyor. Ancak ağrıya yönelik tedavilerin çok az olduğunu belirten Tawfik, “Her şeyi denedikten ve cephaneliğinizde hiçbir şey kalmadıktan sonra kronik ağrıdan muzdarip bir hastanın karşısına oturmanın ne kadar üzücü olduğunu anlatamam” diyor.
Parça parça duyusal bir yol oluşturma
Ağrının artan duyusal yolunu oluşturan bölgeler üç grup nöronal bağlantıyla birbirine bağlıdır: ilk grup duyusal bilgiyi deriden dorsal kök ganglionu yoluyla omuriliğe iletir; ikinci nöron grubu sinyalleri omurilikten talamus adı verilen bir beyin yapısına iletir; ve üçüncüsü bu bilgiyi daha fazla sinyal işleme için talamustan somatosensoriyel kortekse iletir.
Yeni çalışmada Pasca ve meslektaşları, yükselen duyusal yolun dört kilit bölgesini kopyalayan insan organoidleri tasarladılar ve daha sonra tüm yolu taklit eden bir asembloid oluşturmak için bunları sırayla birleştirdiler.
Gönüllü deri örneklerinden alınan hücrelerle başlayan ekip, ilk olarak bu hücreleri, insan vücudundaki hemen hemen her hücre tipine dönüşmek üzere yönlendirilebilen, esasen farklılaşmamış hücreler olan indüklenmiş pluripotent kök hücrelere dönüştürdü.
Araştırmacılar, bu hücrelerin nöral organoid adı verilen ve ağrı yolunun dört bölgesinin her birini temsil eden küçük toplar halinde birleşmesini sağlamak için kimyasal sinyaller kullandılar.
Her organoidin çapı 3 mm’den biraz daha küçüktü ve yaklaşık bir milyon hücre içeriyordu. Pasca ve meslektaşları bu dört farklı organoid türünü yan yana dizerek beklediler. Yaklaşık 100 gün sonra, yaklaşık 10 mm uzunluğunda bir asembloid halinde birleştiler.
“Küçük sosis halkaları gibi görünüyorlar” diyor Paska, “Ve neredeyse 4 milyon hücreden oluşuyorlar. Bu, sinir sistemindeki hücrelerden çok daha küçük ama tasarım, ağrı sinyali iletiminin devresini yeniden üretiyor.”
Araştırmacılar dört organoidin de anatomik olarak bağlantılı olduğunu gösterdi: ilk organoiddeki nöronlar ikincideki nöronlarla, ikincisi üçüncüyle ve üçüncüsü dördüncüyle çalışma bağlantıları oluşturdu.
Ve sinyali alan duyusal organoidden kortikal organoide kadar tüm devre bir bütün olarak çalıştı. Dört organoid de yaklaşık 100 gün boyunca şişede yan yana durduktan sonra, assembloid içinde kendiliğinden, senkronize sinyalleşme modelleri ortaya çıkmaya başladı: duyusal organoiddeki nöral aktivite, spinal organoidde, ardından talamik organoidde ve son olarak kortikal organoidde eylemi tetikledi.
Paska, “Bu dalga benzeri senkronizasyonu, dört organoidin de aynı anda birbirine bağlı olduğunu gözlemleyemediğiniz sürece asla göremezsiniz” dedi. “Beyin, parçalarının toplamından daha fazlasıdır.”
Opioidler olmadan ağrı tedavisi
Ağrıya neden olduğu bilinen kimyasallar asemblioidde dalga benzeri aktiviteyi artırır. Duyusal organoidin, acı biberde bulunan ve ağızda yanmaya neden olan bir bileşen olan kapsaisin tarafından uyarılması, sinirsel aktivite dalgalarını hemen tetikler.
Periferik duyusal nöronların yüzeyinde bulunan iyon değişim proteini Nav1.7’deki nadir genetik mutasyonlar, ağrıya karşı zayıflatıcı aşırı duyarlılığa veya tam tersine, hayatı tehdit eden bir ağrı yaşayamamaya yol açabilir – bu da hayatın sunduğu fiziksel tehlikeleri radikal bir şekilde artırır. Bilim insanlarının halihazırda gördüğü şey budur ve bu deneysel ağrı araştırmalarının başlangıcıdır.
Pasca, “Assembloidlerin kendileri herhangi bir acı ‘hissetmiyor’” dedi. – “Acıyı deneyimlememiz için beynimizdeki diğer merkezler tarafından daha fazla işlenmesi gereken sinir sinyallerini iletiyorlar.”
Pasca, Assembloidlerin bir araya getirildikten birkaç ay sonra fetal gelişimin erken bir aşamasını temsil ettiğini söyledi. Bunların doğrudan kullanımı otizm gibi nörogelişimsel bozuklukların incelenmesine yardımcı olabilir. Otizmli insanlar genellikle ağrıya ve genel olarak duyusal uyarıma karşı aşırı duyarlıdır ve otizmle ilgili bazı genler, artan ağrı yolundaki duyusal nöronlarda aktiftir.
Pasca, laboratuvarının yetişkinlerde ağrı yolunun nasıl çalıştığını (ya da çalışmadığını) daha iyi anlamak için asimbleidlerin gelişimini hızlandırmanın yolları üzerinde çalıştığını söyledi.
Paska şöyle diyor: “Duyusal organoidlerin bir sinyali iletme kabiliyetini engelleyen, ancak opioidler gibi beynin ödül sistemini etkilemeyen (bu yüzden bağımlılık yaparlar) ilaçların taranmasının, ağrı için yeni bir hedefe yönelik tedaviye yol açabileceğine inanıyoruz.”
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: İnsan Ağrı Sinir Devresi İlk Kez Laboratuvarda Yeniden Oluşturuldu