ABD’de Stanford Üniversitesi’nden bilim insanları, insan beyin hücrelerinin fare beyninde gelişmesini ve mevcut sinir ağıyla bağlantı kurmasını sağlayan deneysel bir yöntem üzerinde çalıştı. Nature dergisinde yayımlanan araştırmada, insan kök hücrelerinden elde edilen beyin dokularının fare beynine yerleştirildikten sonra büyüyerek sinir sistemine entegre olabildiği gösterildi.
Araştırmacılar deney kapsamında, serebral korteksinin önemli bir bölümünün gelişmesini engelleyecek şekilde genetik olarak düzenlenen yeni doğmuş fareleri kullandı. Bu hayvanların beyinlerindeki uygun bölgelere insan kök hücrelerinden oluşturulan kortikal organoidler nakledildi.
İNSAN DOKUSU FARE BEYNİNDE GENİŞ ALANA YAYILDI
Nakledilen insan kaynaklı doku, zaman içerisinde gelişerek fare beyninde kendisine ayrılan alanın büyük bölümünü kapladı. İnsan hücrelerinden oluşan sinir ağının, farelerin mevcut sinir sistemiyle de bağlantılar oluşturduğu belirlendi.
Araştırmada insan hücrelerinden uzanan bazı sinir liflerinin omuriliğe kadar ulaştığı tespit edildi. Nakilden yaklaşık üç ay sonra farelerin kortikal bölgesindeki dokunun hacim bakımından yüzde 90’dan fazlasının insan hücrelerinden meydana geldiği görüldü.
Bilim insanları, insan kökenli sinir hücrelerinin yalnızca nakledildikleri bölgede kalmadığını, fare beyninin farklı bölümleriyle de işlevsel bağlantılar kurduğunu belirledi.
SEREBRAL KORTEKS NEDEN ÖNEMLİ?
Beynin dış kısmında bulunan serebral korteks; düşünme, hafıza, dikkat, dil ve karar verme gibi insanın karmaşık bilişsel faaliyetleriyle yakından ilişkilendiriliyor.
Farelerin kortekslerinin büyük bölümünün gelişmeyecek şekilde tasarlanması, nakledilen insan hücrelerinin büyümesi için geniş bir alan oluşturdu. Araştırmacılar bu sayede insan beyin dokusunun farklı bir canlıdaki gelişimini ve sinir sistemiyle kurduğu bağlantıları daha ayrıntılı şekilde inceleme fırsatı elde etti.
İNSAN DERİ HÜCRELERİNDEN ORGANOİD OLUŞTURULDU
Deneyde kullanılan insan beyin dokusu bir insan beyninden alınmadı. Bilim insanları bunun yerine insan hücrelerini yeniden programlayarak kök hücre özellikleri kazandırdı ve daha sonra bu hücrelerin üç boyutlu, beyin dokusunu andıran yapılar oluşturmasını sağladı.
Organoid olarak adlandırılan bu yapılar, gerçek bir beyin olarak değerlendirilmiyor. Bunlar, belirli beyin bölgelerinin gelişimini ve bazı hücresel özelliklerini taklit eden canlı hücre topluluklarından oluşuyor.
Stanford araştırma ekibi daha önce de insan beyin organoidlerini kemirgenlere nakletmişti. Yeni çalışmayı farklılaştıran temel noktanın ise farelerin kendi kortikal dokusunun büyük ölçüde gelişmesinin engellenmesi ve böylece insan kaynaklı hücrelere daha geniş bir gelişim alanı sunulması olduğu belirtildi.
FARELERDE BULUNMAYAN SİNİR HÜCRELERİ ORTAYA ÇIKTI
Çalışmanın öne çıkan sonuçlarından biri, farelerin doğal olarak geliştirmediği bazı sinir hücresi tiplerinin insan kaynaklı dokuda oluşması oldu.
Araştırmacılar, özellikle insanlarda ve bazı primat türlerinde bulunan von Economo benzeri nöronların nakledilen dokuda geliştiğini bildirdi. Sosyal bilişle ilişkilendirilen bu hücrelerin bazı nörodejeneratif hastalıklarda zarar gördüğü düşünülüyor.
Nature’ın aktardığı bilgilere göre, söz konusu hücrelerin laboratuvar ortamında oluşturulan beyin organoidlerinde daha önce aynı özelliklerle ortaya çıktığının gözlemlenmemiş olması, çalışmanın dikkat çeken bulguları arasında yer aldı.
FARELERDE İNSAN BENZERİ BİLİNÇ GELİŞMEDİ
Stanford Üniversitesi araştırmacılarının insan beyin hücrelerini fare beyninde geliştirmeye yönelik çalışması, bilimsel sonuçlarının yanı sıra etik açıdan da yeni tartışmaları gündeme taşıdı.
Bilim insanları, deney kapsamında oluşturulan hayvanların “insan beyni taşıyan fareler” şeklinde tanımlanmasının doğru olmadığını vurguluyor. Nakilden üç ila altı ay sonra gerçekleştirilen davranış deneylerinde farelerin hareket ve genel davranışlarının büyük ölçüde normal farelerle benzer olduğu görüldü.
Araştırmada hayvanlarda insanlara özgü bilişsel yeteneklerin ortaya çıktığına ya da olağan dışı davranışlar sergilendiğine dair herhangi bir bulguya rastlanmadı. Ancak insan sinir dokusunun hayvan beyninde ne ölçüde geliştirilmesinin etik açıdan kabul edilebilir olduğu sorusu araştırmayla birlikte yeniden gündeme geldi.
Çalışmanın liderlerinden Stanford Üniversitesi Profesörü Sergiu Pașca, mevcut hayvan modellerinin insan beynine özgü bazı özellikleri yeterince taklit edemediğine dikkat çekti. Bu durumun, fare deneylerinde etkili sonuç veren bazı ilaçların insanlarda gerçekleştirilen klinik çalışmalarda aynı başarıyı gösterememesinin nedenlerinden biri olabileceği belirtiliyor.
OTİZM VE EPİLEPSİ ARAŞTIRMALARINDA KULLANILABİLİR
Araştırmacılar, geliştirilen modelin yalnızca beyin gelişiminin incelenmesiyle sınırlı kalmayıp çeşitli hastalıkların araştırılmasında da kullanılabileceğini düşünüyor. Özellikle otizm, epilepsi, serebral palsi ve insan beyninin gelişimini etkileyen diğer nörogelişimsel hastalıkların hücresel düzeyde incelenmesi hedefleniyor.
Yeni sistemin, insan sinir hücrelerinin canlı bir organizma içerisindeki davranışını gözlemleme imkanı sağlaması nedeniyle mevcut deney modellerine alternatif bir araştırma aracı olabileceği ifade ediliyor.
ÇEŞİTLİ TEDAVİLERDE KULLANILABİLİR
Bilim insanları geliştirdikleri modelin hastalık araştırmalarındaki kullanım potansiyelini test etmek amacıyla fareleri düşük oksijen seviyesine sahip ortamlara da maruz bıraktı.
Bu aşamada insan kaynaklı kortikal hücrelerin oksijen yetersizliği karşısındaki tepkileri takip edildi. Gebelik veya doğum sırasında meydana gelebilen oksijen eksikliğinin, serebral palsi başta olmak üzere bazı nörogelişimsel sorunlarla bağlantılı olduğu biliniyor.
Araştırmacılara göre yöntem, insan beynine özgü hastalıkların nasıl geliştiğini yaşayan bir organizma üzerinde incelemeye ve gelecekte geliştirilebilecek tedavileri daha gerçekçi modeller kullanarak değerlendirmeye katkı sağlayabilir.
Bununla birlikte yöntemin daha geniş kapsamda kullanılabilmesi için bilimsel faydalarının yanı sıra hayvan refahı ve etik sınırlar açısından da ayrıntılı biçimde değerlendirilmesi gerekiyor.