Ruh Sağlığında Devrim: Laboratuvar Yapımı Minik Beyin
Johns Hopkins araştırmacıları, birbirine bağlı bölgeleri ve kan damarları olan mini bir insan beyni geliştirdiler. Bu beyin, erken evre fetal beyin gibi davranıyor ve karmaşık zihinsel bozuklukları incelemek ve tedavi etmek için yeni yollar açabilir.
Johns Hopkins Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, hem sinir dokusunu hem de erken evre kan damarlarını içeren çığır açıcı bir laboratuvarda yetiştirilmiş beyin modeli geliştirdiler. Bu yenilikçi “tam beyin” organoidi, otizm gibi karmaşık zihinsel sağlık sorunlarını anlamak için yeni yollar açabilir.
JHU Biyomedikal Mühendisliği Bölümü’nde beyin gelişimi ve nöropsikiyatrik bozukluklar üzerine çalışmalar yürüten yardımcı doçent ve baş yazar Annie Kathuria, “Yeni nesil beyin organoidlerini geliştirdik,” dedi. “Makalelerde gördüğünüz beyin organoidlerinin çoğu, korteks, arka beyin veya orta beyin gibi tek bir beyin bölgesidir. İlkel bir tam beyin organoidi geliştirdik; buna çok bölgeli beyin organoidi (MRBO) diyoruz.”
Önemli Çıkarımlar
Bu araştırma, bilim insanlarının beynin her bölgesinden dokuların birbirine bağlandığı ve birlikte hareket ettiği bir organoid üretebildiği ilk zamanlardan birini işaret ediyor.
Çoğu beyin organoidi, beynin tamamını değil, belirli bölümlerini kopyalar.
Beynin insan hücresi temelli bir modeline sahip olmak, şizofreni, otizm ve beynin tamamını etkileyen diğer nörolojik hastalıkların incelenmesi için olanaklar sunuyor; bu çalışmalar genellikle hayvan modelleri üzerinde yürütülüyor.
Advanced Science dergisinde yayınlanan çalışma, birden fazla beyin bölgesinden alınan dokuların birlikte çalıştığı laboratuvar ortamında oluşturulmuş bir beyin modelini gösteren ilk çalışmalardan biri. İnsan hücresi tabanlı bu model, geleneksel hayvan araştırmalarına umut verici bir alternatif sunuyor ve şizofreni, otizm ve tüm beyni etkileyen diğer rahatsızlıklar gibi durumlara yeni bakış açıları sağlayabilir.
Kathuria laboratuvarı üyeleri organoidlerin görüntülerine bakıyor. Kaynak: Will Kirk, Johns Hopkins Üniversitesi.
Beyni Parça Parça İnşa Etmek
Kathuria’nın ekibi, tüm beyin organoidini oluşturmak için beynin farklı bölgelerinden sinir hücrelerini ve ilkel kan damarlarını ayrı ayrı yetiştirerek işe başladı. Bu bileşenler daha sonra dokuların birbirine bağlanmasına yardımcı olan yapışkan proteinler kullanılarak bir araya getirildi. Birleşen organoid geliştikçe, birbiriyle bağlantılı bir ağ gibi işlev görerek koordineli elektriksel aktivite göstermeye başladı.
Ortaya çıkan mini beyin, 40 günlük bir insan fetüsünün gelişmekte olan beyninde bulunanlara benzer çeşitli nöron tipleri içeriyordu. Aslında araştırmacılar, erken evre insan beyni gelişiminde görülen hücresel çeşitliliğin yaklaşık %80’ini gözlemlediler. Tamamen gelişmiş bir insan beyninden çok daha küçük olmasına rağmen (yetişkin beynindeki on milyarlarca nörona kıyasla yaklaşık 6 ila 7 milyon nörona sahip), bu organoid, beynin bir bütün olarak nasıl geliştiğini incelemek için güçlü bir model sunuyor.
Johns Hopkins araştırmacıları, tek bir Çok Bölgeli Beyin Organoidi’nde birleşen serebral organoidleri, endotelyal organoidleri ve orta/arka beyin organoidlerini doğrulamak için ışık levhası mikroskobu kullandılar. Kaynak: Kathuria Laboratuvarı, Johns Hopkins Üniversitesi
Kan-Beyin Bariyeri Ortaya Çıktı
Araştırmacılar ayrıca, beyni çevreleyen ve hangi moleküllerin geçebileceğini kontrol eden bir hücre tabakası olan erken bir kan-beyin bariyeri oluşumunu da gözlemlediler.
Kathuria, “Nörogelişimsel bozuklukları veya nöropsikiyatrik bozuklukları anlamak istiyorsanız, insan hücreleriyle modeller üzerinde çalışmamız gerekiyor, ancak otizmi incelemek için bir kişiden beynine göz atmama izin vermesini isteyemem,” dedi. “Tüm beyin organoidleri, bozuklukların gelişimini gerçek zamanlı olarak izlememize, tedavilerin işe yarayıp yaramadığını görmemize ve hatta tedavileri bireysel hastalara göre uyarlamamıza olanak tanıyor.”
Laboratuvarda yetiştirilen beyin organoidleri, beyin gelişimi ve nörolojik hastalıkları incelemek için kullanılabilir. Kaynak: Will Kirk, Johns Hopkins Üniversitesi
İlaç Keşfi İçin Yeni Bir Sınır
Araştırmacılar, deneysel ilaçları test etmek için tüm beyin organoidlerinin kullanılmasının klinik araştırma başarı oranını artırmaya da yardımcı olabileceğini belirtti. İlaçların yaklaşık %85 ila %90’ı Faz 1 klinik araştırmaları sırasında başarısız oluyor. Nöropsikiyatrik ilaçlarda ise başarısızlık oranı %96’ya yakın. Bunun nedeni, bilim insanlarının ilaç geliştirme sürecinin erken aşamalarında ağırlıklı olarak hayvan modelleri üzerinde çalışmaları. Tüm beyin organoidleri, insan beyninin doğal gelişimine daha çok benziyor ve muhtemelen daha iyi test denekleri olacak.
Kathuria, “Şizofreni, otizm ve Alzheimer gibi hastalıklar beynin sadece bir bölümünü değil, tüm beynini etkiliyor. Gelişimin erken aşamalarında neyin yanlış gittiğini anlayabilirsek, ilaç taraması için yeni hedefler bulabiliriz,” dedi. “Organoidler üzerinde yeni ilaçlar veya tedaviler deneyebilir ve bunların organoidler üzerinde gerçekten bir etkisi olup olmadığını belirleyebiliriz.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
Beş Farklı Kişinin Hücrelerinden Yapılan Mini Beyinlerle İlaç Araştırması