Laboratuvarda geliştirilen jel kıvamındaki minik bir doku parçası, insan beyni araştırmalarında önemli bir ilerlemeyi temsil ediyor.
Organoid olarak bilinen bu yapı, insan organlarının canlı üç boyutlu modelleridir. Geliştirilen yeni organoid, beynin birden fazla bölgesini içermesi ve bu bölgelerin birbirine bağlanıp nöronal aktivite göstermesiyle öne çıkıyor. Bu aktivite, gebeliğin 40. günündeki bir fetüs beyninin aktivitesine benzetiliyor.
Bu alanda çalışan bilim insanları, geliştirdikleri yapının bir önceki nesil beyin organoidlerini temsil ettiğini belirtiyor. Daha önceki beyin organoidleri genellikle beynin tek bir bölgesini, örneğin korteks, arka beyin veya orta beyin gibi, taklit ediyordu. Ancak yeni geliştirilen bu model, çok bölgeli beyin organoidi (MRBO) olarak adlandırılıyor ve rudimenter de olsa bütün bir beyin yapısını taklit ediyor.
Organoidler, tam organlar olmamakla birlikte, laboratuvar ortamında hücre ve doku kültürlerinden yetiştirilen küçültülmüş versiyonlarıdır. Amaçları, bilim insanlarının yeni ilaçlar gibi etkenlerin etkilerini, canlı bir insan üzerinde denemeye gerek kalmadan araştırmasına olanak tanımaktır.
Bu durum, özellikle beyin araştırmaları için büyük önem taşıyor. İnsan vücudunun en karmaşık organı olan beyin, aynı zamanda en az anlaşılanıdır. İnsan beynine zarar verme riski yüksek olduğundan, beyin organoidleri beyin fonksiyonlarını, hastalıklarını ve otizm ile şizofreni gibi nörolojik durumları anlamak için kritik bir platform sunuyor.
Araştırmacılar, beyin organoidini geliştirmek için canlı insanlardan alınan kan ve deri hücrelerini kullanarak indüklenmiş pluripotent kök hücreler elde ediyor. Bu kök hücreler, insan vücudundaki herhangi bir hücre tipine dönüşebilen 'kök' bir duruma getiriliyor.
Ardından, bu kök hücreler laboratuvarda farklılaşmaya ve insan beyninin çeşitli bölgelerinden farklı hücre tiplerine dönüşmeye teşvik ediliyor. Her bir bölge yeterince geliştiğinde, yapışkan proteinler aracılığıyla birleştiriliyor. Bu proteinler, farklı dokuların birbirine bağlanmasını sağlayan bir tür yapıştırıcı görevi görüyor.
Her organoid oldukça küçüktür ve yaklaşık 6 ila 7 milyon nöron içerir. Tam gelişmiş bir insan beyninde ise on milyarlarca nöron bulunur. Tam gelişmiş beyinlere göre çok daha basit olmalarına rağmen, bütüncül bir ağ olarak tam insan beyninin nasıl işlediğine dair makul bir model sunuyorlar.
Bu organoidle ilgili heyecan verici bulgular arasında, birbirine bağlı organoiddeki kan damarlarının büyüyerek yeni damarlar oluşturması yer alıyor. Araştırmacılar ayrıca organoidin farklı bölgeleriyle ilişkili gen ifadesi kanıtları ve hassas organı zararlı maddelerden koruyan kritik zar olan kan-beyin bariyerinin gelişimine dair erken işaretler de buldu.
Araştırmacılar, bu organoidin, beyin fonksiyonlarının karmaşıklığını zamanla incelemek için yeni bir platform sağladığını ve bunun da nörogelişimsel ve nörodejeneratif durumlar hakkında önemli bilgiler verebileceğini ve tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabileceğini belirtiyor.
Şizofreni, otizm ve Alzheimer gibi hastalıkların beynin tamamını etkilediği ve sadece bir bölümünü değil. Gelişim sürecinde neyin ters gittiği anlaşılırsa, ilaç taraması için yeni hedefler bulunabilir. Yeni ilaçlar veya tedaviler organoidler üzerinde test edilerek, organoidler üzerinde gerçekten bir etkiye sahip olup olmadıkları belirlenebilir.
Bu araştırma, Advanced Science dergisinde yayımlandı.
