Harvard Üniversitesi araştırmacıları, laboratuvar ortamında geliştirilen insan beyni organoidlerindeki bazı hücreleri yaklaşık 7 yıl boyunca canlı tutmayı başardı. Nature dergisinde yayımlanan araştırmada, hücrelerin insan beynindeki gelişim sürecine benzer biyolojik değişimler geçirdiği belirlendi.
Beyin hücreleri yıllarca takip edildi
Araştırmacılar, biber tanesi büyüklüğündeki beyin organoidlerinin bir bölümünü 5 yıldan uzun süre boyunca izledi. Çalışmanın başyazarı Paola Arlotta, bazı hücrelerin yaklaşık 7 yıl boyunca yaşamını ve gelişimini sürdürdüğünü açıkladı.
Beyin organoidleri, insan beyninin bazı yapısal ve işlevsel özelliklerini taklit eden üç boyutlu hücre kümelerinden oluşuyor. Ancak bu yapılar tam anlamıyla bir insan beyni niteliği taşımıyor.
Çalışmada organoidlerin zaman içindeki gelişimi incelenirken, laboratuvarda yetiştirilen hücrelerin doğal insan beynindeki hücrelerle benzer gelişim aşamalarından geçtiği tespit edildi.
Hücrelerin biyolojik yaşı ölçüldü
Bilim insanları, organoidlerin biyolojik yaşını takip etmek için DNA metilasyonu yönteminden yararlandı. DNA moleküllerine kimyasal işaretlerin eklenmesine dayanan yöntem, hücrelerin biyolojik yaşının tahmin edilmesini sağlıyor.
Paola Arlotta, DNA metilasyonu verilerinin organoidlerde güvenilir bir “yaş saati” oluşturduğunu belirtti. Çalışmada 6 ay ile 5 yıl arasında değişen yaşlara sahip 34 organoid incelendi.
“Zamanın bükülmesi” gözlemlendi
Araştırmacılar deneylerden birinde yaklaşık bir yıllık bir beyin organoidinden alınan hücreleri yalnızca iki haftalık hücrelerle bir araya getirdi.
Genç hücrelerin normal gelişimlerini sürdürdüğü, daha yaşlı hücrelerin ise gelişim sürecinde hızla ileri bir aşamaya geçtiği görüldü. Arlotta bu sonucu, beyin gelişiminde “zamanın bükülmesi” olarak tanımladı.
Araştırmada ayrıca organoidlerin, normal koşullarda gelişmesi yaklaşık dört ay süren nöronları üretebildiği belirlendi.
Uzun süre canlı kalmaları neden önemli?
Beyin organoidleri genellikle laboratuvar ortamında iki yıldan daha kısa süre canlı kalabiliyor. Bunun önemli nedenlerinden biri, insan vücudunun dışında geliştirilen organoidlerde doğal bir damar sisteminin bulunmaması. Bu durum hücrelerin oksijen ve besinlere erişimini sınırlıyor.
İnsan beyninin tam gelişiminin yaklaşık 20 yıl sürdüğü düşünüldüğünde, organoidlerin yıllarca canlı tutulabilmesi beyin gelişiminin uzun dönemli incelenmesi açısından önemli bir teknik aşama olarak değerlendiriliyor.
Hastalık araştırmalarında yeni imkân
Beyin organoidleri, hastalıkların gelişim süreçlerini incelemek ve yeni tedavileri test etmek amacıyla kullanılıyor. Araştırmacılar, Alzheimer hastalığının ilerleyişini incelemek için de bu modellerden yararlanıyor.
Organoidler üzerinden amyloid-beta ve tau proteinlerinin beyinde birikmesi gibi hastalıkla ilişkili süreçler gözlemlenebiliyor. Arlotta, uzun süre canlı kalabilen organoidlerin gelişimi yıllara yayılan şizofreni gibi nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların araştırılmasına da katkı sağlayabileceğini belirtti.
Nörobilimci Guo-li Ming ise araştırmayı beyin organoidleri alanında “teknolojik bir atılım” olarak nitelendirdi.
Araştırmada kullanılan organoidler çalışma tamamlandıktan sonra imha edildi. Arlotta, uygun koşullar altında bu hücrelerin ne kadar süre canlı kalabileceğinin ise henüz bilinmediğini söyledi.
