Bilim İnsanları Laboratuvarda İnsan Beyni Dokusunu Farelere Nakletti: Nörolojik Hastalık Araştırmalarında Yeni Bir Dönem

Bilim dünyası, insan beyni dokusunun laboratuvar ortamında üretilip genetik olarak mühendislik uygulanmış farelere nakledilmesiyle büyük bir dönüm noktasına ulaştı. Stanford Üniversitesi'nden nörobilimci Sergiu Pasca ve ekibi, Nature dergisinde yayımladıkları çalışmada, otizm, epilepsi, serebral palsi ve şizofreni gibi ağır nörolojik ve psikiyatrik rahatsızlıkların nedenlerini ve tedavi yollarını araştırmak için bu yeni modeli kullandıklarını açıkladı.

Çalışmanın temelinde, insan cilt ya da kan hücrelerinden kök hücrelere dönüştürülerek üç boyutlu "organoid" adı verilen beyin korteksini taklit eden yapılar üretildi. Bu organoidler, beyin bilişi, dil, dikkat ve karar alma gibi üst düzey işlevleri yöneten kortikal bölgeyi temsil ediyor. Araştırmacılar, genetik mühendislik uygulanan farelerde doğal beyin kabuğu ve hafıza merkezini oluşturan hücrelerin gelişimini engelledi; böylece farelerin beyinlerinde büyük bir boşluk oluştu. Bu boşluğa, laboratuvar ortamında yetiştirilen insan beyni dokusu nakledildi ve dokunun fare sinir sistemiyle işlevsel ağlar kurarak büyümesi sağlandı.

Pasca, doğumdan hemen sonra nakledilen insan dokusunun, fare beynindeki boşluk sayesinde geniş bir alanda büyüme fırsatı bulduğunu belirtti. Nakledilen dokularda, demans türlerinde hassas olduğu bilinen nadir "von Economo" nöronları da dahil olmak üzere çok çeşitli insan hücre tipleri gelişti. Bu hücreler, fare sinir sistemi içinde işlevsel bağlantılar kurarak, insan kortikal dokusunun temel gelişim özelliklerini birebir sergiledi.

Araştırmacılar, bu yeni modeli "ksenokortikal fareler" olarak adlandırdı ve hayvanların "insanlaşmış" ya da "mini beyinli" olarak tanımlanmasının yanlış olduğunu vurguladı. Ksenokortikal fareler, özünde fare sinir sistemini korurken, içinde büyüyen ve entegre olan daha büyük hacimli bir insan kortikal dokusuna sahiptir. Bu özellik, özellikle anne karnında veya doğum sırasında yaşanan oksijen yetersizliği gibi çevresel hasarların ve erken gelişim döneminde başlayan nörolojik bozuklukların incelenmesinde büyük avantaj sağlıyor. Normal fareler oksijensizliğe karşı direnç gösterirken, ksenokortikal farelerde düşük oksijen seviyeleri insan hücrelerinde ciddi hasara ve motor koordinasyon bozukluklarına yol açtı.

Bu buluş, insan beyni dokusuna etik gerekçelerle doğrudan erişimin imkânsız olduğu bir dönemde, bilim insanları için son derece kıymetli bir araç sunuyor. Laboratuvar ortamında insan beyni dokusunun farelerde büyütülmesi, nörolojik hastalıkların patogenezini daha hızlı ve detaylı bir şekilde anlamayı mümkün kılıyor. Gelecek araştırmalarda, bu modelin otizm ve epilepsi gibi hastalıkların tedaviye yanıtını test etmek, yeni ilaç adaylarını değerlendirmek ve genetik faktörlerin rolünü ortaya çıkarmak için kullanılacağı öngörülüyor.