Bilim dünyasında çığır açan deney: Farelere insan nöronu nakledildi

Stanford Üniversitesi, insan nöronları aktarılan 29 farenin 25'inde başarılı nakil bildirerek beyin hastalıkları için bir model sundu.

Araştırma ekibinin bulgularına göre nakledilen hücreler, hayvanların dolaşım sistemiyle bağlantı kurarak gelişti ve öğrenmeyle ilişkili bir deneyde daha iyi performansla birlikte gözlendi. Araştırmacılar, yöntemin bütün bir beynin aktarılması anlamına gelmediğini ve hayvanlara insana özgü düşünme yetisi kazandırıldığının söylenemeyeceğini vurguladı.

Çalışmanın ortaya koyduğu temel olanak, laboratuvarda üretilmiş insan sinir dokusunu yaşayan bir organizmanın içinde incelemek. Bunun hastalık araştırmalarına ne ölçüde aktarılabileceği ise naklin gerçekleşmesinden ayrı bir soru; bildirilen bulgular, insanlar için bir tedavinin etkinliğini göstermiyor.

Eksik beyin bölgelerine hücre aktarımı

Ekip, korteksin çoğu ile yanındaki hipokampüs gelişmeyecek biçimde genetik değişiklik yapılmış farelerden yararlandı. Korteks duyusal bilgilerin işlenmesine, dikkate ve karar süreçlerine katılırken hipokampüs bellek ve öğrenmeyle ilişkili görevler üstleniyor.

Hayvanların doğumundan iki gün sonra, bu bölgelerin bıraktığı alanlara organoid adı verilen hücresel yapılar yerleştirildi. Sağlıklı kişilerden elde edilen kök hücrelerle hazırlanan bu yapılar, insan dokusunun bazı özelliklerini laboratuvarda oluşturmak amacıyla yetiştirildi.

Araştırmada kullanılan her organoid yaklaşık 100 bin hücre barındırıyordu; bildirilen insan nöronu miktarı ise yaklaşık 4 milyondu. Organoidler bütün bir organ değil, belirli doku özelliklerini taklit eden hücre toplulukları olduğu için deneyin kapsamını bu ayrım belirliyor.

Ekibin ölçümlerine göre insan dokusunun büyüklüğü, nakli izleyen üç ayda başlangıç düzeyinin yaklaşık beş katına ulaştı. Doku, hedeflenen boşlukların yüzde doksan'ını aşan kısmını kapladı ve hayvanların kan dolaşımından beslenmeye başladı.

Labirent bulgusu işlevsel katkıya işaret ediyor

İnsan kökenli doku toplam beyin hacminin yaklaşık yarısına ulaşmasına rağmen, araştırmacılar farelerin yürüyüşünde ve ses üretiminde olağan davranışlar gözlemledi. Bu gözlem, tek başına insan dokusunun hangi sinirsel görevleri üstlendiğini açıklamıyor.

Daha doğrudan bir karşılaştırma labirentte yapıldı: nakil uygulanan hayvanlar, insan dokusu almayan gruba kıyasla yönlerini bulmada daha iyi sonuç verdi. Ekip, bu farkı aktarılan hücrelerin bilişsel süreçlere katkı sağlamış olabileceği yönünde değerlendirdi; sonuç, insana benzer düşünmenin kanıtı olarak sunulmadı.

Araştırmacılar ayrıca nakledilen hücrelerin bir kısmında von Economo nöronları saptadı. İnsanlarda ve bazı büyük memelilerde bulunan bu hücre tipinin farelerde doğal olarak bulunmaması, gelişimin yalnızca doku büyümesiyle sınırlı kalmadığına ilişkin bir bulgu oluşturdu.

Bununla birlikte, sağlanan araştırma anlatımında labirent başarısının sayısal karşılığı veya gruplar arasındaki farkın istatistiksel ölçümü yer almıyor. Hangi işlevin ne ölçüde kazanıldığını değerlendirmek için bu sonuçların ayrıntıları gerekiyor.

Oksijen deneyi hastalık modelini sınadı

Ekip, serebral palsi araştırmaları açısından da yöntemi değerlendirdi. Genetik müdahale uygulanmış hayvanlar oksijeni azaltılmış koşullara alındığında beyin dokusunda hasar, yürüyüş değişiklikleri ve uzuvların birlikte hareket etmesinde güçlük gözlendi.

Çalışmada açıklanan gerekçe, insanlarda doğum çevresindeki komplikasyonlarla ilişkili oksijen yetersizliğinin farelerin doğumunda daha seyrek görülmesi. Bu farklılık, aynı hasar sürecini kemirgenlerde araştırmayı zorlaştırırken deney, kontrollü oksijen azaltımına verilen yanıtı inceleme olanağı sundu.

Yöntemin arka planında, kap içinde yetiştirilen sinir dokusunun sınırları bulunuyor. Bu hücre toplulukları, yaşayan beyindeki dış uyaranlara, bağlantı düzenine ve biyolojik çevreye aynı biçimde sahip olmadığından, nakil yaklaşımı farklı bir araştırma ortamı sağlıyor.

Stanford Üniversitesi Psikiyatri ve Davranış Bilimleri Profesörü ve araştırmanın başyazarı Sergiu Pasca, yeni yaklaşımın mevcut modelleri bütünüyle gereksiz kılmadığını belirtti. Pasca, "Ancak başka türlü incelenmesi son derece zor olacak insan beyni işlevlerinin farklı yönlerine erişim sağlayacak" dedi.

İşlevsel katkı sonraki incelemelerde doğrulanırsa model, insan hücrelerinin hastalık koşullarındaki davranışını karşılaştırmak için kullanılabilir. Nakledilen dokunun sağladığı kazanımlar belirli deney koşullarıyla sınırlı kalırsa, sonuçların insan hastalıklarına aktarımı da aynı sınırlar içinde değerlendirilmek zorunda olacak.