Beyinlerinin yarısı insana ait fareler geliştirildi! Bilim dünyasını şaşkına çeviren deney

Stanford Üniversitesi'nden araştırmacılar, insan beyninin gelişimini ve hastalıkların sinir devreleri üzerindeki etkilerini canlı bir organizma içerisinde inceleyebilmek için dikkat çekici bir deney gerçekleştirdi. Bilim insanları, laboratuvarda geliştirilen insan beyin organoidlerini, beyninin belirli bölümleri genetik müdahaleyle devre dışı bırakılmış yeni doğan farelere nakletti.

İki fare metroda ringe çıktı, boksör gibi dövüştü: İstanbul iyi ki kedi şehri dedirtti

Araştırmacıların geliştirdiği özel fare modelinde, insan dokusunun yerleşebileceği geniş bir alan oluşturmak amacıyla beynin neokorteksindeki ve hipokampustaki glutamaterjik nöronların gelişimi genetik olarak sınırlandırıldı. Böylece normal bir fare beyninde bulunmayan geniş bir boşluk, nakledilen insan beyin dokusunun gelişimi için kullanılabilir hale getirildi.

KÜÇÜK BİR NAKİL, MİLYONLARCA İNSAN HÜCRESİNE DÖNÜŞTÜ

Bilim insanları daha sonra sağlıklı gönüllülerden alınan deri hücrelerini yeniden programlayarak kök hücrelere dönüştürdü ve bunlardan insan korteksini taklit eden beyin organoidleri geliştirdi.

Yaklaşık iki aylık gelişimin ardından organoidler, yalnızca iki günlük farelerin beyinlerindeki oluşturulan boşluklara nakledildi. Her bir organoidde yaklaşık 100 bin insan hücresi bulunuyordu.

Ancak nakledilen hücreler zamanla yalnızca hayatta kalmakla kalmadı. İnsan dokusu fare beynindeki boşluğu hızla doldurarak büyüdü ve çok sayıda farklı insan beyin hücresi tipine dönüştü.

Nakilden yaklaşık üç ay sonra yapılan incelemelerde, farelerin kortikal bölgesindeki dokunun hacim olarak yüzde 90’dan fazlasının insan kaynaklı olduğu belirlendi. Araştırmacılar ayrıca insan nöronlarının fare sinir sistemiyle bağlantılar kurduğunu tespit etti.

İNSAN NÖRONLARI FARELERİN SİNİR SİSTEMİNE BAĞLANDI

Deneyin en dikkat çekici sonuçlarından biri, insan nöronlarının yalnızca fare beyninde büyümekle kalmaması oldu.

Araştırmacılar, insan kaynaklı sinir hücrelerinin fare nöronlarıyla bağlantı oluşturduğunu ve bazı sinir liflerinin beynin dışına uzanarak omuriliğe kadar ulaştığını gözlemledi. Elektriksel aktivite ölçümleri de nakledilen insan dokusunun organize sinir devreleri oluşturduğunu gösterdi.

Araştırmada ayrıca laboratuvar ortamındaki organoidlerde daha önce gözlemlenmemiş, ancak insan beyninin otopsi örneklerinde görülen belirli bir sinir hücresi tipinin bu fare modelinde ortaya çıkması dikkat çekti.

AMAÇ HASTALIKLARI CANLI BEYİNDE İZLEYEBİLMEK

Çalışmanın arkasındaki temel hedef ise yalnızca insan beynini farede büyütmek değil. Araştırmacılar, insan kaynaklı nöronların canlı bir organizmanın sinir sistemi içerisinde nasıl geliştiğini ve hastalıklarla ilişkili genetik değişikliklerin gerçek bir sinir devresini nasıl etkilediğini gözlemleyebilecekleri yeni bir model oluşturmayı amaçlıyor.

Çalışmayı yöneten Stanford Üniversitesi Psikiyatri ve Davranış Bilimleri Profesörü Sergiu Pașca, insan beyninin karmaşık yapısı nedeniyle nöropsikiyatrik hastalıkların laboratuvar ortamında tam olarak modellenmesinin oldukça zor olduğunu belirtti.

Pașca ve ekibine göre yeni model, insan beynindeki hastalıkla ilişkili değişikliklerin bozulmamış bir sinir sistemi içerisindeki etkilerinin incelenmesine ve potansiyel tedavilerin test edilmesine olanak sağlayabilir.

Araştırmacılar özellikle doğum öncesi ve erken gelişim dönemlerinde ortaya çıkan beyin bozukluklarının incelenmesinde bu yöntemin kullanılabileceğini düşünüyor. Modelin nörogelişimsel ve nöropsikiyatrik hastalıkların yanı sıra beyin hasarlarının sonuçlarını araştırmak için de kullanılabileceği belirtildi.

ETİK TARTIŞMASI DA BERABERİNDE GELDİ

İnsan beyin dokusunun hayvan beynine nakledilmesi ise bilimsel kazanımların yanında önemli etik soruları da gündeme getirdi.

Özellikle insan kaynaklı nöronların fare beyninde bu kadar geniş ölçekte gelişmesi, hayvanların davranışlarının veya algılarının bundan etkilenip etkilenemeyeceği sorusunu ortaya çıkarıyor.

Stanford'un çalışmayla ilgili değerlendirmelerinde de insan beyni organoidleri alanındaki hızlı gelişmelerin etik denetim ve hayvan refahı açısından yeni kurallara ihtiyaç doğurduğu vurgulandı.

Araştırmacılar ise deneylerde kullanılan farelerin davranışlarını ayrıntılı biçimde takip etti. Nakilden sonraki üç ila altı aylık dönemde farelerin genel hareket kabiliyetlerinin yaşıtları olan normal farelerle büyük ölçüde benzer olduğu, ancak uzuv koordinasyonu ve bazı kendiliğinden ortaya çıkan davranışlarda farklılıklar görüldüğü bildirildi.

Öte yandan uzmanlar yöntemin önemli bir sınırlılığına da dikkat çekti: Fare beyninde büyüyen insan dokusu, insan beyninin doğal gelişimini bütünüyle kopyalamıyor. Bu nedenle model, insan beyninin tüm işleyişini açıklayabilecek bir “mini insan beyni” olarak değil, belirli insan sinir devrelerini canlı bir organizma içerisinde incelemeye yarayan deneysel bir araç olarak değerlendiriliyor.