Otizmde Sinir Hücreleri Farklı Gelişiyor
Güncelleme tarihi: 22 Nis 2019
Eylül Aydın-Acıbadem Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik
Kaliforniya’da bulunan Salk Enstitüsü’nde görevli araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalarda, otizmli bireylerin sinir hücrelerinin farklı büyüme şekilleri sergilediği ve daha hızlı geliştiği gözlemlendi. Yukarıdaki görsel, sinirsel belirteçler olan MAP2 (kırmızı) ve Tuj1 (yeşil) için boyanmış, deneklerden elde edilen ve dış kısma yakın konuşlanmış sinir hücrelerinin oluşturduğu iki boyutlu bir hücre kültürünü göstermektedir.
Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri’nin verilerine göre, otizm spektrum bozukluğu (OSB) Amerika Birleşik Devletleri’nde sıkça rastlanan, her 59 çocuktan 1’inde OSB görülüyor, bireyin iletişim ve davranış becerilerini etkileyen bir hastalık. Oldukça yaygın olmasına rağmen, hala hastalığa neyin sebep olduğu ve tedavi amaçlı nasıl yaklaşılması gerektiği tam olarak bilinmiyor.
İlk defa Salk Enstitüsü araştırmacıları, OSB’ye sahip bireylerden elde edilen kök hücrelerle OSB’si olmayanlardan elde edilen kök hücre örneklerini, OSB’li hücrelerin gelişim hızındaki ve büyüme şekillerindeki bariz farklılıkları ortaya çıkarmak amacıyla karşılaştırdılar.
Bulgular 7 Ocak 2019’da Nature Neuroscience adlı bilim dergisinde yayınlandı. Bu bulgular, önleyici müdahalelerin potansiyel olarak uygulanabileceği durumlarda, OSB’yi erken teşhis etmek için yöntemlerin geliştirilmesine imkân sağlayabilir.
Çalışmanın kıdemli yazarı ve Salk Enstitüsü başkanı Profesör Rusty Gage “Çalışmamız yalnızca kültürdeki hücreleri incelese de genlerin ifade edilmesinde erken meydana gelen değişikliklerin, OSB’li bireylerde beyin gelişimini nasıl değiştirebileceğini anlamamıza yardımcı olabilir.” diyor ve ekliyor: “Bu çalışmanın sinirsel gelişim bozuklukları ile bazı ruh ve sinir hastalıklarını incelemek için yeni yollar açmasını umuyoruz.”
Araştırmacılar sekiz OSB’li ve beş OSB’siz bireyden deri hücresi örneği aldılar ve bu hücrelerden, herhangi bir hücre çeşidine dönüşebilme yeteneğine sahip pluripotent kök hücreleri elde ettiler. Daha sonra kök hücreleri belirli kimyasal etkenlere maruz bırakarak sinir hücresi olma yolu boyunca gelişmeye zorladılar.
Araştırmacı ekip, kök hücrelerin gelişimini moleküler düzeyde gözlemleyebilmek üzere çekilmiş enstantane fotoğrafları kullanarak, kök hücrelerin sinir hücrelerine dönüşmesi yolunda belirli bir sıra ve düzende aktifleşmeye başlayan genetik programları izlemeyi başardı. Bu durum, OSB’li bireylerden elde edilen hücrelerdeki temel farklılıkları da açığa çıkarmış oldu. Örneğin Salk ekibi, sinirsel kök hücre evreleriyle ilişkili genetik programın OSB’li hücrelerde OSB’siz hücrelere göre daha erken aktif olduğunu gözlemledi. Bu genetik program, yüksek OSB şansı ile ilişkilendirilmiş birçok geni içeriyor. Aynı zamanda, OSB’li bireylerden elde edilmiş hücrelerden gelişen sinir hücrelerinin kontrol grubuna nazaran daha hızlı büyüdüğü ve daha karmaşık dallanma sergilediği belirtiliyor.
Araştırmanın başyazarı ve Profesör Gage’in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olarak bulunan Simon Schafer “Şu anda erken safhalarda beyin gelişiminde meydana gelen olağandışılıkların otizme yol açtığı varsayılıyor. Ancak, normal gelişimine devam eden bir beynin değişime uğrayarak ASD belirtileri göstermesine sebep olan aşamalar hala bulanık.” diyor. “Bu alandaki en büyük zorluklardan biri gelişimdeki kritik zaman aralıklarını ve onlarla ilişkili hücresel durumları belirlemekti. Bu araştırma, OSB’nin gelişiminde ortaya çıkan yaygın patolojik özelliklerin keşfedilmesine bir temel hazırlayabilir.” diyerek açıklamasına devam ediyor.
“Bu oldukça heyecan verici buluş, belirtilerin başlangıcından önce hücrede meydana gelen biyolojik olaylarla ilgili bilgimizi genişletmekle birlikte, bizi yöntemsel çerçevemizi de geliştirmeye teşvik ediyor.” diyor Profesör Gage ve ekliyor: “Sistem hareketlerini incelemek, ilgili hastalıkların mekanik evrelerini yakalama şansımızı en yükseğe çıkaracaktır.”
Araştırmacılar bu çalışmadaki deneylerin, ASD yatkınlığına ve hastalığın ilerlemesine ilişkin çalışmalara daha etkin yaklaşımlar yapılmasına olanak sağlayacağını söylüyor.
Sıradaki planları ise, beyin gelişimini bir kabın içinde üç boyutlu olarak gözlemlemeyi ve farklı tipte beyin hücreleri arasındaki etkileşimin incelenmesini mümkün kılan beyin benzeri yapıları, yani beyin organoidlerini yaratmak…
“Günümüzde kullanılan tanı yöntemleri çoğunlukla öznel ve bu yöntemler küçük çocuklarda davranışsal bozukluklar görülmeye başlandıktan sonra ancak kullanılabiliyor.” diyen Schafer, “Bu çalışmaların, erken çocukluk gelişimi döneminde ve davranışsal belirtilerin ortaya çıkmasından çok önce, tedavi ve müdahale üzerinde büyük bir etkiye sahip olmasını ve tanı için yeni yaklaşımlar geliştirmek üzere bir çerçeve oluşturmasını umut ediyoruz.” diyerek sözlerini bitiriyor.
Kaynakça:
Schafer, S. T., Paquola, A. C. M., Stern, S., Gosselin, D., Ku, M., Pena, M., … Gage, F. H. (2019). Pathological priming causes developmental gene network heterochronicity in autistic subject-derived neurons. Nature Neuroscience, 1. https://doi.org/10.1038/s41593-018-0295-x