Laboratuvarda 5 yıl yaşatıldı! Yapay ‘Mini Beyin’ nörolojik hastalıkların tedavisine ışık yutacak

Bugüne dek laboratuvar ortamında geliştirilen organoidler, insan beyninin yalnızca ilk gelişim aşamalarını taklit edebiliyor ve birkaç ay içinde canlılığını yitiriyordu. Harvard Üniversitesi‘nden gelişimsel nörobiyolog Paola Arlotta ve ekibi tarafından yürütülen ve sonuçları saygın bilim dergisi Nature‘da yayımlanan yeni bir araştırma, bu sınırlamayı ortadan kaldırdı.

İNSAN BEYNİNİN GELİŞİMİNİ BİREBİR TAKLİT EDİYOR

Araştırma kapsamında geliştirilen organoidler, anne karnındaki bir bebeğin beyin gelişim evrelerini laboratuvar ortamında adeta yeniden canlandırdı. Elde edilen bulgulara göre, 15 günlük ila 2 aylık organoidler fetüsün ilk üç ayındaki (trimester) genetik değişimlerini sergilerken, 12 ayın sonunda yenidoğan bir bebeğin beyin yapısına benzer genetik modeller geliştirdi.

Konuya ilişkin değerlendirmelerde bulunan Paola Arlotta, “Organoidleri incelediğimizde sadece beş yıl hayatta kalmakla kalmadıklarını; zamanla tıpkı gerçek bir beyin gibi değiştiklerini, geliştiklerini ve olgunlaştıklarını gördük” ifadelerini kullandı.

HÜCRELER KENDİ YAŞINI VE GEÇMİŞİNİ UNUTMUYOR

Çalışmanın en çarpıcı bulgularından biri ise hücrelerin kendi yaşlarına ve üstlendikleri işlevlere dair bir “hafıza” barındırması oldu. Araştırmacılar, laboratuvarda yaklaşık bir yıl boyunca kültürlenen ‘yaşlı’ hücreleri, henüz 15 günlük olan ‘genç’ hücrelerle aynı ortama koydu.

Gözlemler sonucunda genç hücreler erken gelişim evresinin gerektirdiği nöronları üretirken, yaşlı hücrelerin yeni bir ortama girmelerine rağmen kendi olgunluk seviyelerine uygun nöronlar üretmeye devam ettiği tespit edildi. Bu durum, hücrelerin zamanın geçişini bir şekilde kaydettiğini ve yaşlandıklarını unutmadıklarını bilimsel olarak kanıtladı.

ŞİZOFRENİ VE OTİZM ARAŞTIRMALARINDA YENİ DÖNEM

Hücrelerin kendi gelişimsel yaşlarını koruyabilmesi, psikiyatrik ve nörolojik hastalıkların tedavisinde yeni bir umut kapısı aralıyor. Melbourne Üniversitesi’nden sinirbilimci Maria Di Biase, elde edilen hücresel hafıza bulgusunun önemine dikkat çekerek, şizofreni ve otizm spektrum bozukluğu gibi beyin gelişiminin ileri safhalarında ortaya çıkan rahatsızlıkların artık çok daha net incelenebileceğini belirtiyor.

GELECEK HEDEFİ: DUYULARA TEPKİ VEREN KARMAŞIK MODELLER

Araştırma ekibinin bu tarihi başarısının arkasında, hücrelerin içinde büyüdüğü özel sıvı ortamın geliştirilmesi yatıyor. Nöron kayıplarını engellemek için besleyici sıvıları değiştiren bilim insanları, beyin organoidlerinin karmaşık ağlar kurmasını sağladı.

Harvard merkezli ekibin bir sonraki hedefi ise şizofreni gibi hastalıklardan muzdarip bireylerin kök hücrelerinden benzer organoidler üreterek yeni ilaç tedavilerini test etmek. Bilim insanları ayrıca, gelecekte dokunma, görme ve işitme gibi dış uyarılara tepki verebilen çok daha karmaşık yapay beyin modelleri geliştirmeyi amaçlıyor.