İnsanda, anne karnındaki beyin gelişiminde bağışıklık hücrelerinin, önemli bir sinir hücresi türünde büyük bir artışı tetikleyerek kritik bir rol oynayabileceği yeni bir araştırmayla ortaya kondu. Beynin gelişimi sırasında kritik öneme sahip olan ve yetişkin korteksindeki nöronların yaklaşık %25 ila %50'sini oluşturan bu inhibitör internöronların, insan beyninde farelere göre iki kat daha fazla bulunduğu tahmin ediliyor.
İnternöronlar, beyin hücreleri arasındaki sinyalleri iletir ve GABA adlı kimyasal mesajcı ile bu sinyalleşmeyi dengeler. Beynin ana "engelleyici" mesajcısı olan GABA, nöronların ateşlenme olasılığını azaltarak beyin aktivitesini düşürür ve böylece beyin aktivitesini artıran "uyarıcı" sinyalleri dengeler. Epilepsi, otizm ve şizofreni gibi çeşitli rahatsızlıkların, internöronlardaki sorunlarla ilişkilendirildiği biliniyor.
Nature dergisinde yayınlanan yeni bir çalışmada, araştırmacılar, gelişen insan beyninde internöronların çoğalmasını sağlayan bir gücü keşfettiler. Bu mekanizmanın türümüze özgü olabileceği düşünülüyor. Çalışmanın ortak yazarlarından Diankun Yu, bu mekanizmanın insan beyninde işleyebildiğini ve bu nedenle geleneksel hayvan modellerinin kullanılamadığını belirtti. Araştırmacılar, insan beynine özgü olabilecek bu mekanizmayı ortaya çıkarmak için kök hücrelerden yetiştirilen ve insan vücudunda bulunan bir yapıyı taklit eden minyatür bir 3D yapı olan bir organoid geliştirdiler.
Organoid çalışmasından önce yapılan laboratuvar hayvanları üzerindeki araştırmalar, hamilelik sırasında anne bağışıklık sisteminin aktivasyonu ile yavrularının korteksindeki internöron sayısının düşmesi arasında bir bağlantı olduğunu öne sürüyordu. Bu tür bir aktivasyon, örneğin viral veya bakteriyel bir enfeksiyona yanıt olarak ortaya çıkabilir. Araştırmacılar, bu bağlantının arkasındaki kilit oyuncuyu, beynin yerleşik bağışıklık hücreleri olan mikroglialiar olarak belirlediler.
Çalışmanın diğer ortak yazarı ve UCSF'de yenidoğan bilimi ve gelişimsel nörobilim alanında uzmanlaşmış bir hekim-bilim insanı olan Dr. Xianhua Piao, son beş yılda bilim insanlarının bağışıklık ve sinir sistemlerinin nasıl paralel geliştiğini anlamaya başladığını söyledi. Piao, mikroglialiarın sinir gelişimini ince ayarladığını ve düzenlediğini, bunun da mikroglialiarın işlevlerini yerine getirme biçimine yeni bir boyut kattığını belirtti.
Araştırmacılar, organoidleri, birçok kortikal internöronun kaynaklandığı fetal beyindeki önemli bir yapıyı andıracak şekilde geliştirdiler. Bu yapı, insanlarda gebeliğin sekizinci haftasında ortaya çıkar ve doğumdan yaklaşık sekiz ay sonra kaybolur. Araştırmacılar, daha önce yapılmamış bir şekilde bu modele mikroglialiaları dahil etmeyi başardılar.
Araştırmacılar, organoidlerindeki mikroglialiarın, gelişen minicik beyinlerde insülin benzeri büyüme faktörü 1 (IGF1) için önemli bir kaynak olduğunu ve bu maddenin erken gelişimde görülen internöronlardaki büyük artışı yönlendirmeye yardımcı olduğunu buldular.
IGF1 sinyalini çeşitli yollarla kapattıklarında, internöronlardaki hızlı artışın engellendiğini gözlemlediler. Ancak, bu geni mikroglialiada fare modelinde sildiklerinde herhangi bir değişiklik görmediklerini belirten Piao, bunun mikroglia kaynaklı IGF1 ile başlayan bu olay zincirinin insanlara özgü olabileceğini düşündürdüğünü ifade etti.
Araştırmacılar raporlarında, "Bu bulgular, insan korteksindeki internöronlara artan talebi desteklemek için mikroglia fonksiyonunda evrimsel bir adaptasyonu göstermektedir" ifadelerine yer verdi. Kısacası, bu keşif, benzersiz bilişsel yeteneklerimizi açıklamaya yardımcı olabilecek bir insan evrimi özelliğine işaret ediyor.
Ancak organoidlerin insan beyninin tam bir kopyası olmadığını ve bu 3D modellerin bize anlatabileceği şeylerin sınırlı olduğunu belirtmek gerekir. Yu, modelin şu ana kadar özellikle proliferasyon aşaması ve çok erken evre gelişim için yeterince iyi olduğunu ancak daha sonraki beyin gelişim evrelerini yakalamada ve devresel aktiviteyi göstermede henüz yetersiz kaldığını söyledi. Piao ise bu organoidlerin sadece küçük, izole yapılardaki aktiviteyi gösterdiğini ekledi.
Piao, gelecekteki çalışmaların, bağışıklık hücrelerinin beyindeki bu daha önce bilinmeyen rolünü daha da netleştirmeye yardımcı olacağını belirtti.
