Farelere İmplante Edilen İnsan Beyin Hücreleri,
Hem Heyecan Hem de Endişe Uyandırıyor!
Fare-insan hibrit beyinleri, nörolojik hastalıkları incelemek için yeni imkanlar sunarken aynı zamanda etik soruları da beraberinde getiriyor.
Araştırmaya göre, farelere nakledilen minyatür insan beyni benzeri yapılar (organoid), farelerin topladığı çevresel uyarıları düzenleyebiliyor. İnsan kök hücrelerinden üretilen nöronların kemirgenlerdeki sinir hücreleriyle ara yüz oluşturabileceğinin gösterilmesi, nörolojik hastalıkların araştırılması ve tedavisi için yeni bir yol sunabilir.
Bilim insanları, nörodejeneratif ve nöropsikiyatrik bozuklukları incelemek için beyin organoidlerini kullanılmasını istiyor. Ancak organoidler şimdiye kadar insan beynini ancak çok küçük oranda taklit edebiliyor. Organoidler, damar oluşturamıyor ve bu nedenle besin alamadıkları için ömürleri de çok uzun olmuyor. Bir bebeğin beyninde olduğu gibi nöronların büyümesi, nöronlar arası bağlantı ve tam beyin gelişimi için ihtiyaç duydukları uyarıları alamıyorlar.
Beyin organoidlerine gerekli uyarı ve desteği vermek amacıyla Kaliforniya’daki Stanford Üniversitesi’nden sinirbilimci Sergiu Pasca ve arkadaşları, insan kök hücrelerinden ürettikleri yapıları, farelerin beyin hücreleriyle birlikte büyüyeceği beklentisiyle yeni doğan fare yavruların organlarından sinyaller alan ve sinyalleri yorumlayan diğer beyin bölgelerine ileten somatosensoriyel korteks adı verilen beyin bölgesine enjekte ettiler.
İnsan beyin hücreleri, fare hücrelerinden çok daha yavaş olgunlaşmaktadır. Bu nedenle araştırmacılar, organoidlerin entegre olması için altı aydan fazla beklemek zorunda kaldı. Ancak bu sürenin sonunda entegrasyon o kadar başarılı oldu ki, Pasca düzenlediği basın toplantısında bu işlemin neredeyse “devreye başka bir iletken eklemek” gibi olduğunu söyledi.
Harvard Üniversitesi’nde moleküler biyolog olan Paola Arlotta, sonuçlar konusunda heyecanlı. “Organoidlerin beynin daha karmaşık özelliklerini ortaya çıkarması açısından önemli bir adım” diyor, ancak transplantasyon prosedürünün muhtemelen standart bir araştırma aracı olamayacak kadar pahalı ve karmaşık olduğunu düşünüyor. Arlotta, bir sonraki adımın, yalnızca organoidlerin değil, insan nöronlarının fare beynine entegre edildiğinde neler olacağını görmek olduğunu ekliyor.
Davranış Tetikleyici
Araştırmacılar, 12 Ekim 2022’de Nature dergisinde yayınlanan yazılarında, farelerin beyinlerine gömülü bir fiber optik kablodan gelen ışıkla uyarıldıklarında organoidlerdeki nöronları nasıl çalıştığını anlattılar. Ekip, ışık tutulduğunda su içmek için fareleri eğitti. Daha sonra, hibrit beyinlere ışık tutulduğunda, fareler eğitildikleri şekilde su içti. Bu da insan hücrelerinin fare beynine, hayvanların davranışlarını yönlendirmeye yardımcı olacak kadar iyi entegre olduğu anlamına geliyor. Dahası, araştırmacılar farelere uyarı verdiklerinde, somatosensoriyel korteksteki insan hücrelerinin duyusal bilgileri toplayarak ateşlendiğini gördüler.
Pasca ve arkadaşları, nörolojik hastalıkları inceleme konusundaki çalışmalarını göstermek için, otizmde görülenlere benzer semptomlara neden olabilen Timothy sendromu adı verilen genetik bir hastalığı olan üç kişinin kök hücrelerinden beyin organoidleri oluşturdular. Minik yapılar, diğer beyin organoidleriyle aynı görünüyordu, ancak araştırmacılar onları farelere naklettiklerinde, diğerleri kadar büyümedi ve aynı şekilde uyarılmadı.
Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitüsü’nde sinirbilimci olan Rusty Gage, bu sonuçları görmekten memnun. 2018’de Gage ve ekibi, nakledilen insan beyni organoidlerinin yetişkin farelerin beyinlerine entegre edilebileceğini keşfetti. Pasca ve arkadaşları, yeni doğan fare yavrularının beyinlerinin yetişkin hayvanlara göre değişime uyum sağlamaya daha elverişli olması nedeniyle, yeni hücreleri daha iyi sonuçlar alacaklarını düşündü.
Sorunların bir kısmını etik problemler oluşturuyor. İnsanlar, kemirgen-insan hibritleri oluşturmanın hayvanlara zarar verebileceğinden veya insan benzeri beyinlere sahip hayvanların ortaya çıkmasından endişe ediyor. Geçen yıl ABD Ulusal Bilim, Mühendislik ve Tıp Akademileri tarafından düzenlenen bir panelde, organoidlerin bilinç oluşturmak, insan benzeri zekaya ulaşmak veya yasal düzenleme gerektirebilecek diğer yetenekler kazanmak için hala çok ilkel olduğu sonucuna varan bir rapor yayınladı. Pasca, organoid naklinin farelerde nöbet veya hafıza eksikliği gibi sorunlara neden olmadığını ve hayvanların davranışlarını önemli ölçüde değiştirmediğini söylüyor.
Ancak Ulusal Akademiler panelinin bir üyesi olan Arlotta, bilim ilerledikçe sorunların ortaya çıkabileceğini söylüyor. “Bunu bir kez tartışıp öylece bırakamayız” diyor. İnsan organoidleri hakkındaki endişelerin, nörolojik ve psikiyatrik hastalıklardaki kâr zarar oranı göz önünde bulundurularak değerlendirilmesi gerektiğini ekliyor. Beyin organoidleri ve insan-hayvan hibrit beyinleri, nörolojik hastalıkların altında yatan mekanizmaları ortaya çıkarabilir. Araştırmacıların şizofreni ve bipolar bozukluk gibi durumlar için tedavileri test etmesine izin verebilir. Arlotta, “Toplum olarak elimizden gelen her şeyi yapma sorumluluğumuz olduğunu düşünüyorum” diyor.
Araştırmacılar, yeni doğmuş bir fare yavrusunun beynine bir insan beyni organoidi (parlak yeşil) nakletti ve nöronların ara yüz oluşturduğu hibrit bir beyin ortaya çıktı.
Fotoğraf: Stanford Üniversitesi
KAYNAK:
Nature. News. Human brain cells implanted in rats prompt excitement — and concern. October 2022. doi: https://doi.org/10.1038/d41586-022-03238-x.
“Katkılarından dolayı Hatice Kübra ALİMOĞLU’na teşekkür ederiz.”
