'Mini beyinler' olarak adlandırılan ve laboratuvar ortamında geliştirilen bu organoidler, bilim insanlarına canlı insanlar üzerinde deney yapmadan beyin bağlantılarını inceleme olanağı sunuyor. Son yapılan bir araştırmada, bu küçültülmüş modeller kullanılarak şizofreni ve bipolar bozuklukla ilişkilendirilen nöral imzalar belirlendi.
Fındık büyüklüğündeki bu organoidler, ABD'deki bir araştırma ekibi tarafından geliştirildi. İlerleyen zamanlarda, bu modellerin tedavi edilmesi hedeflenebilecek beyin anormalliklerini belirlemeye yardımcı olması bekleniyor.
Şizofreni ve bipolar bozukluk gibi rahatsızlıklar, şu anda kişinin klinik semptomlarına göre teşhis ediliyor, biyolojik belirteçlere dayalı bir tanı yöntemi bulunmuyor. Bu yeni yaklaşım, bu psikiyatrik durumların daha objektif ve güvenilir bir şekilde tanımlanması için potansiyel taşıyor.
Konuyla ilgili bilgi veren bir araştırmacı, şizofreni ve bipolar bozukluğun teşhisinin zor olduğunu, çünkü bu hastalıklarda Parkinson gibi spesifik enzimlerin etkilenmesi gibi net biyolojik işaretlerin bulunmadığını belirtiyor.
Şizofreni veya bipolar bozukluk tanısı konmuş kişilerin kan ve deri hücreleri kullanılarak geliştirilen bu beyin organoidleri, herhangi bir psikiyatrik rahatsızlığı olmayan kişilerden alınan hücrelerle de oluşturuldu. Bu sayede araştırmacılar üç farklı grup mini beyin üzerinde çalışma fırsatı buldu.
Mikroçipe entegre edilerek çeşitli sensörlere bağlanan organoidler, yaklaşık 3 milimetre çapında olup, beynin ön lobundan nöral hücre tipleri üretmek üzere tasarlandı. Bu bölge, planlama ve karar verme gibi daha yüksek bilişsel işlevlerde önemli bir rol oynuyor.
Makine öğrenmesi algoritmaları yardımıyla nöronal iletişimdeki örüntüleri tespit eden ekip, şizofreni ve bipolar bozukluğa özgü nöron aktivitesini belirledi. Bu imzalar, organoidlerdeki hücrelerin kaynağını %83 doğrulukla etiketlemek için yeterli oldu.
Mini beyinlere elektriksel uyarı verildiğinde bu doğruluk oranı %92'ye yükseldi. Bu durum, beyin aktif olarak çalıştığında belirgin nöron davranışının daha belirgin hale geldiğini gösteriyor.
Araştırmacılar, laboratuvarda geliştirilen bu beyinlerde moleküler düzeyde nelerin yanlış gittiğini kontrol edebildiklerini ve bu elektrofizyolojik imzalar sayesinde sağlıklı bir bireyden, şizofreni hastasından veya bipolar hastadan alınan organoidleri ayırt edebildiklerini ifade ediyor.
Bu mini beyinler ne kadar faydalı olsa da, gerçek beyinlerin karmaşıklığına ve işlevselliğine henüz ulaşmış değiller. Bu nedenle, bu çalışmada belirlenen örüntülerin gerçek insan beyinlerindeki nöral imzalarla eşleştirilmesi konusunda daha fazla çalışma yapılması gerekiyor.
Ancak, şizofreni veya bipolar bozukluğa sahip kişilerin beyinlerinin nasıl farklı çalışabileceğini anlamak için bu bulgular değerli göstergeler sunuyor. Bu rahatsızlıkların beyin aktivitesini nasıl değiştirdiğine dair her adım, araştırmacıları daha iyi tedavilere yaklaştırıyor.
Araştırmacılar, gelecekte bir hastanın şizofren veya bipolar olup olmadığını beyin organoidleri aracılığıyla doğrulamakla kalmayıp, aynı zamanda bu organoidler üzerinde ilaç denemeleri yaparak hangi ilaç konsantrasyonlarının hastaların sağlıklı bir duruma gelmesine yardımcı olabileceğini belirleyebilmeyi umuyor.
Bu araştırma, APL Bioengineering dergisinde yayımlandı.
