Farelerin Beyninde İnsan Korteks Dokusu Yetiştirildi: Nörolojik Hastalıkların Gelişimi Anlaşılabilir

Stanford Üniversitesi’nden Sergiu Pașca önderliğindeki bir araştırma ekibi, laboratuvar ortamında yetiştirilen insan beyin dokusunu, genetik olarak beyninin büyük bölümünü oluşturan korteksin gelişmediği yeni doğan farelere başarıyla nakletti. Üç ay içinde bu insan dokusu, hayvanların korteks dokusunun yüzde 90’ından fazlasını hacim açısından oluşturur hale geldi ve nörolojik hastalıkların insan beyninde nasıl geliştiğini çalışmak için benzersiz bir model sundu.

Nakledilen insan sinir hücreleri, birbirleriyle senkronize şekilde elektrik sinyalleri ileten ağlar kurdu ve omuriliğe kadar uzanan lifler geliştirdi. İnsan dokusunun yer aldığı beyinin geri kalanı ise fare dokusu olarak kaldı. Araştırma ekibi, bu model aracılığıyla hastalıkla ilişkili değişimlerin bütünlüğünü koruyan bir sinir sisteminde nasıl ortaya çıktığını inceleyebileceklerini vurguladı.

Beyin Dokusunun Etik Tartışmaları

Sergiu Pașca, insan beyin dokusunu farelerde yetiştirmenin yolunu çizerken, etik uzmanlarından, hastalığı yaşayanların temsilcilerinden, filozoflardan ve hukukçulardan destek istedi. Araştırmacılar, insan sinir hücrelerinin bir hayvanın sinir sistemiyle büyüyüp bağlanabileceği bir model oluşturuyordu; bu da o hücrelerin farenin yeteneklerini nasıl değiştirebileceği ve refahının nasıl korunması gerektiği sorularını gündeme getirdi.

Tartışmalara, araştırmanın nihayetinde fayda sağlayabilecek kişiler de dahil edildi. Birçok nörolojik hastalık hâlâ tedavisi zor ve araştırmacıların hasta ilerlerken yaşayan insan beyin dokusunu incelemek için sınırlı olanakları var.

Bu hayvan modelleri, hastalıklarla ilişkili insan beyni devrelerindeki değişimlerin bütünlüğünü koruyan bir sinir sisteminde nasıl ortaya çıktığını çalışmak için benzersiz bir fırsat sunuyor.

Sergiu Pașca

Farelerde İnsan Beyin Dokusunun Yetiştirilmesi

Ekip daha önce insan beyin dokusunu yeni doğan sıçanlara naklemişti. Hücreler bir kültür kabında tutulanlara göre daha iyi gelişmişti, ancak sıçanların kendi sinir hücreleri daha hızlı olgunlaştı. Alan ve bağlantılar için rekabet, insan dokusunun büyümesini sınırlamıştı.

Yeni deney için ekip, insan kök hücrelerini organoidlere dönüştürdü; bunlar, gelişmekte olan korteksin bazı özelliklerini yeniden üreten küçük doku kümeleriydi. Ardından bu kümeleri yeni doğan farelerin beynindeki fazlalık alana, doğumdan iki gün sonra yerleştirdi. Her kümeyi yaklaşık 100.000 hücre içeriyordu.

Doku büyüdükçe Pașca ve meslektaşları onun elektriksel aktivitesini izledi ve farelerin nasıl hareket edip çevrelerini keşfettiklerine baktı. Hayvanlar yürüyüp çevrelerini araştırmaya devam etti; ancak testler pençelerde koordinasyon ve hareket biçiminde farklılıklar gösterdi.

Farelerin Adımları Üzerinden Bir Yaralanmanın İzlenmesi

Bebeklik döneminde veya doğum civarında oluşan oksijen yetersizliği, serebral palsinin gelişimine katkıda bulunabilir. Gelişmekte olan insan beyin dokusuna bir yarlanmanın hareketi nasıl etkileyebileceğini araştırmak için Pașca’nın ekibi farelerin yürüyüşünü kaydetti, onları beş saat düşük oksijen ortamına maruz bıraktı ve iki gün sonra tekrar test etti.

Nakledilen doku yaralanma ve iltihap belirtileri gösterdi; fareler ise nasıl yürüdüklerini değiştirdi. Üç ya da dört pençelerini yere daha uzun süre değdirerek daha çok zaman geçirdiler ve arka pençelerini daha uzun süre yerde tuttular. İnsan grefti içermeyen fareler aynı oksijen maruz kalmasına uğradı, ancak bu değişiklikleri göstermedi.

İnsan dokusu sağlıklı bağışçılardan geldi; bu da ekibe yalnızca oksijen yetersizliğinin gelişmekte hücrelere nasıl yaralayabileceğini çalışmak için bir olanak sağladı.

Erişilmesi Zor Hücrelerin İncelenmesi

Greftler ayrıca, sosyal farkındalık ve karar vermeye katılan beyin bölgelerinde bulunan bir sinir hücre tipi olan von Economo nöronlarına benzeyen büyük, uzamış hücreler içeriyordu. Bu nöronlar laboratuvar modellerinde yetiştirmek zor olmuş; özellikle frontotemporal demans adı verilen ve belirgin hafıza sorunları ortaya çıkmadan önce birinin kişiliğini, davranışını ya da dil becerilerini değiştirebilen hastalıkta son derece hassastı.

Sergiu Pașca, bu hücrelerin neden hassas olduğunu anlamak ve tedavilerin onları koruyup koruyamayacağını görmek için frontotemporal demanslı hastalardan doku yetiştirmeyi umuyor.

Birincil itiraz, yüz milyonlarca nörolojik hastalıktan muzdarip insanın acısı karşısında, bu araştırmanın yapılmamasının etiğine dairdi; bugün tedavi edilemeyen ancak yarın bu modeli kullanarak keşfedeceğimiz tedavilere yol açabilecek bir durum.

Sergiu Pașca

Bu makale tıbbi tavsiye sunmamakta ve yalnızca bilgilendirici amaçla kullanılmalıdır.

Haber Kaynakları

Araştırmacılar, bu çalışmada hakem değerlendirmesinden geçmiş çalışmalar ve yüksek kaliteli kaynakları kullandı; editörler bilimsel doğruluk ve yayın standartları için gözden geçirdi. Bu makale, Nature’da yayımlanan “Developmental xenocortication using human-derived organoids in mice” başlıklı bir çalışma referans almaktadır.