İnsan beyin hücrelerinin canlı bir organizmada nasıl geliştiğini ve işlev gördüğünü incelemek isteyen bilim insanları, insan dokusunun fare beyninde büyüdüğü bir deney modeli oluşturdu. Stanford Üniversitesinden Prof. Sergiu Pașca liderliğindeki ekip, bu modelin nörolojik ve psikiyatrik hastalıkların araştırılmasına katkı sağlamasını hedefliyor.

Çalışmada, serebral korteksin büyük bölümünü geliştiremeyecek şekilde genetik olarak değiştirilmiş fareler kullanıldı. Yeni doğan hayvanlara nakledilen insan hücreleri zamanla çoğalarak eksik dokunun bulunduğu alanı büyük ölçüde doldurdu.

DERİ HÜCRELERİNDEN BEYİN DOKUSUNA

Araştırmacılar, insanlardan alınan deri hücrelerini yeniden programlayarak beyin organoidleri üretti. Beynin bazı hücresel özelliklerini taklit eden bu yapılar, laboratuvar ortamında tek başına gelişirken kan dolaşımı ve diğer beyin bölgeleriyle bağlantı gibi unsurlardan yoksun kalıyor.

Ekip, insan hücrelerini canlı hayvanlara naklederek bu sınırlamaları aşmayı denedi. Yeni doğan farelere yapılan birden fazla enjeksiyonun her birinde yaklaşık 100 bin hücre kullanıldı.

Çalışmada, yaklaşık 14 milyon beyin hücresinden yoksun olan farelerin yaklaşık 4 milyon insan hücresi taşıdığı aktarıldı. Gelişen insan dokusu, fare beyninin hacim olarak yaklaşık yarısını doldurdu.

SİNİRSEL UZANTILAR OMURİLİĞE KADAR ULAŞTI

Nakilden yaklaşık üç ay sonra insan dokusunun farelerin kan dolaşımına bağlandığı ve eksik dokunun bulunduğu boşluğu büyük ölçüde kapattığı gözlemlendi.

Bazı insan nöronları, farelerin mevcut beyin hücreleriyle bağlantı kurdu. İnsan hücrelerinden çıkan sinirsel uzantılar omurilikte de tespit edildi. Nöronlarda eş zamanlı aktivite artışları görülmesi, hücrelerin belirli ölçüde koordinasyon içinde çalıştığına işaret etti.

Bununla birlikte ortaya çıkan doku, normal bir insan ya da fare korteksinin yapısına ulaşmadı. Kortekste bulunması beklenen belirgin hücre katmanları oluşmazken, daha geniş ölçekteki doku organizasyonunun da eksik kaldığı görüldü. Araştırmacılar, hücrelerin gelişim düzeyinin yaklaşık olarak insan gebeliğinin ortasındaki beyin dokusuna karşılık geldiğini belirtti.

DAVRANIŞ TESTLERİNDE SINIRLI İYİLEŞME

İnsan hücresi nakledilen fareler, normal fareler ve korteksi bulunmayan hayvanlarla karşılaştırıldı. Video kayıtları ile makine öğrenmesine dayalı analizler, üç grubun farklı davranış kalıpları sergilediğini gösterdi.

Basit bir labirent testinde insan hücreleri taşıyan fareler, korteksi bulunmayan gruba göre kısmen daha iyi sonuç aldı ancak normal farelerin performansına ulaşamadı. İlişkisel hafıza testinde ise nakil yapılan grubun korteksi bulunmayan hayvanlara karşı üstünlük göstermediği görüldü.

İnce motor koordinasyonu testlerinde ve vücut ağırlığında, insan hücreleri taşıyan fareler diğer iki grubun arasında yer aldı. Araştırma ekibi, bu sonuçların farelerin daha zeki hale geldiğini veya insan benzeri düşünme yeteneği kazandığını göstermediğinin altını çizdi.

HASTALIKLARIN İNSAN HÜCRELERİNDEKİ SEYRİ İNCELENECEK

Modelin geliştirilmesindeki temel amaç, insanlara özgü hastalık süreçlerini canlı bir ortamda daha ayrıntılı inceleyebilmek. Araştırmacıların üzerinde durduğu alanlar arasında epilepsi, şizofreni, serebral palsi, otizm, zihinsel yetersizlik ve nadir demans türleri bulunuyor.

Hastalardan alınan hücrelerin beyin dokusuna dönüştürülerek bu modelde incelenmesiyle, hastalıkların insan hücrelerinde nasıl geliştiğinin araştırılması hedefleniyor. Aynı yaklaşımın, ilaçların bu süreçler üzerindeki etkilerini değerlendirmek için de kullanılabileceği düşünülüyor.