3-D ‘Mini İnsan Beyinleri’ Başlıca Akıl Hastalıklarının Genetik Temelleri Üzerine Yeni Bir Işık Tuttu
Fotoğraf : Nöronlar.
Araştırmacılar, insan kök hücrelerini kullanarak şizofreni, bipolar bozukluk ve depresyona bağlı bir mutasyonu incelemek için beynin üç boyutlu modelini oluşturmaktadır.
Şizofreni, şiddetli depresyon ve bipolar bozukluk gibi başlıca ruhsal hastalıklar ortak bir genetik bağlantıya sahiptir. Bu tür hastalıklar için geçmişi olan belirli ailelerin üzerinde yapılan çalışmalar, etkilenen aile üyelerinin DISC1 geninde bir mutasyonu paylaştıklarını ortaya çıkarmıştır. Araştırmacılar, hayvan modellerinde hastalık gelişimi sırasında DISC1 mutasyonlarının beyni nasıl değiştirdiğini incelerken, insanlardaki değişiklikleri incelemek için doğru araçları bulmak zor olmuştur. Bununla birlikte, insan kök hücreleri mühendisliğindeki gelişmeler artık araştırmacıların laboratuvarlarında mini organları eklemek için kullanılabilmektedir.
Brigham ve Kadın Hastanesi araştırmacıları, bu yeni teknolojileri, insan kök hücrelerinden kültürlenen -“mini beyinler”- serebral organoidlerdeki DISC1 mutasyonlarının etkilerini incelemek için kullanmaktadırlar. Bu çalışmaların sonuçları Translasyonel Psikiyatride yayınlanmaktadır.
BWH’de Ann Romney Nörolojik Hastalıklar Merkezi’ndeki Young-Pearse Laboratuvarı’nın başkanı, “Mini beyinler, beyin gelişimini modellememize yardımcı olabilir. Bu kültürler, insan hücrelerini iki boyutlu olarak araştırmamıza izin veren yaygın yöntemlerle kıyaslandığında, hücrelerin üç boyutlu yapısını ve işlevlerini araştırmamıza izin vererek bize daha fazla bilgi vermektedir.” demiştir.
Araştırmacılar, bu çalışmada üç boyutlu mini beyinler oluşturmak için insan kaynaklı pluripotent kök hücreleri (iPSCs) kullanmıştır. CRISPR-Cas9 gen düzenleme aracını kullanarak, bu hastalıklardan muzdarip aileler üzerinde yapılan çalışmalarda görülen mutasyonu modellemek için DISC1 genini bozmuşlardır. Araştırma ekibi, bu spesifik mutasyonla ve bu mutasyon olmadan kök hücrelerden yetiştirilen mini beyinlerin karşılaştırmasını yapmışlardır.
DISC1-mutant mini-beyinleri, DISC1’in bozulmamış olduğu organoidlere kıyasla önemli yapısal bozulmalar göstermiştir. Spesifik olarak, DISC1-mutant mini-beyinlerindeki ventriküller olarak bilinen sıvı dolu boşlukların, kontrollerden daha fazla ve daha küçük olduğu görülmekte, böylece beklenen hücreler DISC1 mutantında mevcutken, bunların beklenen konumlarında olmadıkları görülmektedir. DISC1-mutant mini-beyinleri ayrıca, WNT yolunda, örnekler için önemli olduğu bilinen ve bipolar bozuklukta hasar gören sinyallerin artışını da göstermektedir. Büyüyen DISC1-mutant mini-beyinlerine WNT yolunda onların bir inhibitörünü ekleyerek, araştırmacılar onları “kurtarma” yeteneğine sahip olmakla beraber yapısal farklılıklar yerine normal kök hücrelerden geliştirilen mini beyinlere benzediklerini göstermektedirler. Bu, WNT yolunun DISC1-mutantlarındaki gözlemlenen yapısal bozulmadan sorumlu olabileceğini ve gelecekteki terapiler için potansiyel bir hedef yol olabileceğini düşündürmektedir.
Young-Pearse, “IPSC’lerden serebral organoitler üreterek bu deneyleri dikkatlice kontrol edebiliyoruz. Gördüğümüz herhangi bir farklılığın, bahsettiğimiz DISC1-mutasyonu nedeniyle olduğunu biliyoruz. DISC1-mutasyonlarının, serebral organoidlerin morfolojisini ve gen ekspresyonunu nasıl bozduğuna bakarak, DISC1-mutasyonu ve başlıca akıl hastalıkları arasındaki bağlantıyı güçlendiriyoruz ve bu ilişkinin araştırılması için yeni yollar sağlıyoruz. ” demiştir.
Bu çalışma, Psikobiyolojide Sackler Scholar Programından, Beyin ve Davranış Araştırmaları Vakfı’ndan Genç Araştırmacı Ödülleri ve Ulusal Ruh Sağlığı Enstitüsü tarafından finanse edilmştir.
Kaynak : sciencedaily.com
