Fare beyninde işlevsel insan hücreleri geliştirildi

ABD’li bilim insanları, beyinlerinin büyük bölümünde serebral korteks gelişmeyecek şekilde genetik olarak düzenlenen farelere laboratuvarda üretilen insan beyin dokusu nakletti. İnsan hücrelerinin farelerin sinir sistemine bağlanarak işlevsel hale geldiğini gösteren çalışmanın, otizm, epilepsi ve serebral palsi gibi nörogelişimsel hastalıkların araştırılmasında yeni bir model oluşturabileceği belirtiliyor.

ABD’de Stanford Üniversitesi araştırmacıları, insan beyin hücrelerinin fare beyninde gelişerek sinir sistemine entegre olmasını sağlayan deneysel bir yöntem geliştirdi.

Nature dergisinde yayımlanan çalışmada bilim insanları, serebral kortekslerinin büyük bölümü gelişmeyecek şekilde genetik olarak değiştirilmiş yeni doğan farelere, insan kök hücrelerinden geliştirilen kortikal organoidler nakletti.

Nakledilen insan dokusu zamanla büyüyerek fare beynindeki boş alanın büyük bölümünü doldurdu ve hayvanın mevcut sinir sistemiyle bağlantılar kurdu. Araştırmacılar, insan hücrelerinden çıkan sinir liflerinin omuriliğe kadar uzandığını da belirledi.

Araştırmacılar fareleri, serebral korteksin önemli bölümünü oluşturan sinir hücreleri gelişmeyecek biçimde genetik olarak tasarladı.

Serebral korteks; insanlarda düşünme, hafıza, dikkat, dil ve karar verme gibi karmaşık işlevlerle ilişkilendirilen beynin dış tabakasını oluşturuyor.

Bu dokunun farelerde büyük ölçüde bulunmaması, nakledilen insan hücrelerine gelişebilecekleri geniş bir alan sağladı.

Operasyondan yaklaşık üç ay sonra farelerin kortikal dokusunun hacim olarak yüzde 90’dan fazlasının insan hücrelerinden oluştuğu tespit edildi. İnsan sinir hücreleri aynı zamanda fare beyninin diğer bölgeleriyle işlevsel bağlantılar kurdu.

İNSAN DERİ HÜCRELERİNDEN BEYİN DOKUSU ÜRETİLDİ

Çalışmada kullanılan insan dokusu doğrudan bir beyinden alınmadı.

Araştırmacılar insan hücrelerini önce yeniden programlayarak kök hücre haline getirdi, ardından bunların üç boyutlu beyin benzeri hücre kümeleri oluşturmasını sağladı.

“Organoid” adı verilen bu yapılar tam bir beyin değil; belirli beyin bölgelerinin gelişimini ve hücresel özelliklerini taklit edebilen canlı hücre topluluklarından oluşuyor.

Stanford ekibi daha önce de insan beyin organoidlerini kemirgenlere nakletmişti. Yeni yöntemdeki temel farklılık ise farelerin kendi kortikal dokusunun büyük ölçüde ortadan kaldırılması ve insan hücrelerine çok daha fazla gelişme alanı sağlanması oldu.

Araştırmanın dikkat çeken bulgularından biri de insanlarda ve bazı primatlarda bulunan ancak farelerde doğal olarak gelişmeyen bazı sinir hücresi türlerinin nakledilen dokuda ortaya çıkması oldu.

Araştırmacılar özellikle, sosyal bilişle ilişkilendirilen ve bazı nörodejeneratif hastalıklarda zarar gördüğü düşünülen von Economo benzeri sinir hücrelerinin geliştiğini bildirdi.

Nature’a göre bu hücrelerin laboratuvar ortamındaki organoidlerde daha önce aynı biçimde geliştiği gözlenmemişti.

FARELER “İNSAN GİBİ DÜŞÜNMÜYOR”

Çalışma etik açıdan da önemli tartışmaları beraberinde getiriyor.

Araştırmacılar, deneyde oluşturulan hayvanların “insan beynine sahip fareler” olarak değerlendirilmemesi gerektiğinin altını çiziyor.

Nakilden üç ila altı ay sonra yapılan davranış testlerinde farelerin hareket kabiliyeti genel olarak normal farelere benzer sonuçlar verdi. Araştırmada insan benzeri bilişsel kapasite ya da olağanüstü bir davranış gelişimine ilişkin bulgu elde edilmedi.

Bununla birlikte çalışmanın, hayvanlarda insan sinir dokusunun ne ölçüde geliştirilmesinin etik kabul edilebileceği ve bunun hayvanların deneyimlerini nasıl etkileyebileceği konusunda yeni sorular ortaya çıkardığı belirtiliyor.

Çalışmanın başındaki Stanford Üniversitesi’nden Prof. Sergiu Pașca, mevcut hayvan modellerinin insan beynine özgü birçok özelliği yeterince yansıtmadığını belirtti.

Bu nedenle farelerde etkili görünen bazı ilaçların insanlarda yapılan klinik deneylerde başarısız olabildiğine dikkat çekiliyor.

Yeni yöntemin özellikle otizm, epilepsi, serebral palsi ve insan beyin gelişimini etkileyen başka hastalıkların hücresel ve sinir ağı düzeyindeki etkilerini incelemek amacıyla kullanılabileceği belirtiliyor.

TEDAVİ ARAŞTIRMALARINDA KULLANILABİLİR

Araştırmacılar deney kapsamında yeni modelin hastalık çalışmalarında kullanılabileceğini göstermek için fareleri düşük oksijen koşullarına da maruz bıraktı.

Bu deneylerde insan kortikal hücrelerinin oksijen yetersizliğine verdiği tepki incelendi. Gebelik veya doğum sırasında yaşanan oksijen eksikliği, serebral palsi dahil bazı nörogelişimsel bozukluklarla ilişkilendiriliyor.

Bilim insanlarına göre yeni sistem, insan beynine özgü hastalık mekanizmalarının yaşayan bir organizma içinde izlenmesini ve gelecekte olası tedavilerin daha gerçekçi modeller üzerinde sınanmasını sağlayabilir.

Bununla birlikte yöntemin laboratuvarlarda yaygın kullanıma geçmeden önce bilimsel yararlarının yanı sıra hayvan refahı ve etik sınırlar açısından da yakından değerlendirilmesi bekleniyor.

Cumhuriyet