Yazan: Michelle Starr
Çeviren: Kübra Nur Canbay
Düzenleyen: Melisa Acar
Özet:Bilim insanları yaptıkları ilgi çekici araştırmalarında kök hücrelerden yetiştirilen mini beyinlerin kendiliğinden ilkel göz yapıları geliştirdiğini bildirdi. Bu araştırma Cell Stem Cell adlı dergide yayımlandı.
Petri kabında yetişmiş, insan kaynaklı mini beyin organoidlerinde1 insan embriyolarındaki göz yapılarının gelişimini yansıtan iki taraflı simetrik göz yapısının geliştiği görüldü. Bu inanılmaz sonuç göz hastalıklarının yanı sıra göz hücresinin farklılaşması ve gelişimi sürecini daha iyi anlamamıza yardımcı olacaktır.
Almanya’daki Düsseldorf Üniversitesi Hastanesinden Sinir Bilimci Jay Gopalakrishnan, “Çalışmamız beyin organoidlerinin ışığa duyarlı, vücutta bulunanlara benzer hücre tiplerini barındıran ilkel duyu yapıları üretmedeki yeteneklerini vurguluyor.” dedi.
Bu organoidler, embriyo gelişimi sırasında beyin-göz etkileşimlerini incelemeye, konjenital2 retina bozukluklarını modellemeye, kişiye özel ilaç testi ve organ nakil tedavileri için hastaya özel retina hücre tipleri oluşturmaya yardımcı olabilir.
Beyin organoidleri düşünüldüğü gibi gerçek beyinler değildir. Onlar yetişkin insanlardan alınan, kök hücrelere ters bir şekilde tasarlanmış birçok farklı doku tipine dönüşme potansiyeline sahip, uyarılmış pluripotent3 kök hücrelerden yetiştirilen küçük ve üç boyutlu yapılardır.
Bu durumda kök hücreler, bilim insanlarının çabasıyla düşüncelere, duygulara veya bilince benzeyen hiçbir şey olmadan beyin dokusu kabarcıklarına dönüştürülmeye çalışılır. Bu tür mini beyinler, gerçek canlı beyinleri kullanmanın imkânsız olduğu veya en azından etik açıdan zor olduğu durumlarda, (örneğin ilaç yanıtlarını test etme veya belirli olumsuz koşullar altında hücre gelişimini gözlemleme gibi) araştırma amaçları için kullanılır.
Gopalakrishnan ve meslektaşları bu kez göz gelişimini gözlemlemek istiyorlardı. Önceki araştırmalarda diğer bilim insanları, ilkel gelişim sırasında neredeyse tüm göz küresini oluşturan yapılar olan görme çukurlukları yetiştirmek için embriyonik kök hücreleri kullanmıştı. Ayrıca uyarılmış pluripotent kök hücrelerden görme çukurluklarına benzer yapılar geliştirmişti.
Gopalakrishnan’ın ekibi, bu yapıları doğrudan yetiştirmek yerine beyin organoidlerinin, uyumlu bir parçası olarak yetiştirilip yetiştirilemeyeceklerini görmek istedi. Bu durum, optik yapıları yalıtılmış bir şekilde yetiştirmek yerine iki tip dokunun birlikte nasıl büyüyeceğini görmede fayda sağlayacaktır.
Araştırmacılar makalelerinde, “Göz gelişimi karmaşık bir süreçtir ve bunun anlaşılması erken retina hastalıklarının moleküler temelinin desteklenmesine izin verebilir.” diye belirtmişlerdir. “Bu nedenle uygun göz oluşumu için gerekli olan, proksimal4 ucu ön beyine bağlı olan gözün primordyumu5 olan optik vezikülleri6 incelemek çok önemlidir.”
Organoidlerin geliştirilmesiyle ilgili önceki çalışmalar retina hücrelerinin kanıtlarını gösterdi fakat optik yapılarını geliştiremedi. Bu nedenle ekip kurallarını değiştirdi. Sinirsel farklılaşmanın erken aşamalarında yalnızca sinirsel hücrelerin gelişimini zorlamaya çalışmadılar, göz gelişimine yardımcı olarak kültür ortamına retinol asetat7 eklediler.
Dikkatle korunmuş olan bebek beyinleri, daha 30 günde gelişmeye, optik kap oluşturmaya başladı ve bu yapılar 50 günde açıkça görülebilir hale geldi. Bu süreç insan embriyosundaki göz gelişiminin süresi ile tutarlıdır ve bu durum organoidlerin bu sürecin detaylarını incelemek için yararlı olabileceği anlamına gelir. Çalışmalardan başka sonuçlar da elde edilmiştir. Optik kuyucuk ışığa tepki veren ayrıca lens ve kornea dokusunu içeren sinir ağları halinde organize olan farklı retinal hücre tiplerini içeriyordu. Sonunda yapılar beyin dokusunun retina ile bağlantısını gösterdi.
Gopalakrishnan, “Memeli beyninde retinal ganglion hücrelerinin sinir lifleri, beyin hedefleriyle bağlantı kurmak için uzanıyor, bu özellik daha önce hiçbir deneysel ortamda gözlenmedi.” dedi ve tekrarlanabileceğini belirtti. Ekibin yetiştirdiği 314 beyin organoidinden %73’ü optik kuyucuk geliştirdi. Araştırmacılara göre, ekip bu yapıyı uzun zamanlı ölçeklerde büyük potansiyelli daha derin araştırmalarda kullanılabilir kılmak için stratejiler geliştirmeyi umuyor.
“Optik vezikül içeren beyin organoidleri oldukça özelleşmiş sinir hücresi tiplerinin geliştirilebileceğini göstermiştir. Bu da nakil için kişiselleştirilmiş organoidlerin ve retinal pigment epitel tabakalarının üretiminin yolunu açmıştır.” dediler. “Bunların, erken nörogelişimsel bozukluklardan ortaya çıkan retinopatileri8 modellemeye yardımcı olan yeni nesil organoidler olduğuna inanıyoruz.”
[1] Organa benzeyen yapı.
[2] Doğuştan var olan.
[3] Çok yetili.
[4] En yakın.
[5] Bir organ veya oluşumun embriyonik gelişim esnasında beliren ilk şekli.
[6] Görme kesecikleri.
[7] A vitamini ailesinin bir bileşiği.
[8] Diyabet hastalığının uzun dönemde gözde yaptığı damarsal hasar.
