Kertenkeleler, deniz yıldızları ve ahtapotlar gibi birçok hayvan, vücut kısımlarını yenileme konusunda ustadır. Meksika kökenli bir semender türü olan aksolotllar, kesilmiş uzuvlardan gözlere, hatta omuriliğe kadar hemen her şeyi yeniden büyütebilir. Ancak memeliler, evrimsel süreçlerinin bir noktasında bu yeteneği büyük ölçüde kaybetmişlerdir. Rejenerasyon, tavşanlar veya keçiler gibi çok az sayıda memeli türünde, sınırlı sayıda dokuda varlığını sürdürmüştür.
Bilim insanları, belirli hayvanların evrim sırasında rejenerasyon kapasitelerini nasıl kaybettiğini anlamayı ve sorumlu geni veya yolu tekrar aktif hale getirerek rejenerasyon programını yeniden başlatmayı hedefliyorlardı. Yapılan araştırmada, bu inaktif rejenerasyon genlerinden biri bulundu, aktif hale getirildi ve daha önce sahip olmayan farelere sınırlı bir rejenerasyon yeteneği kazandırıldı.
Fareler ve Tavşanlar Üzerine Bir Karşılaştırma
Araştırmacılar, rejenerasyon yeteneği olan ve olmayan memeli türlerinde yara iyileşme sürecinin nasıl işlediğini karşılaştırmalı olarak incelemeyi düşündüler. Rejenerasyon yeteneği olan memeliler olarak tavşanları, olmayanlar olarak da fareleri seçtiler. Referans organ olarak ise kulak kepçesini kullandılar. Nispeten basit bir yapıya sahip, gözlemlemesi kolay ama farklı hücre tiplerinden oluşan bir organ arıyorlardı. Test, tavşan ve farelerin kulak kepçelerinde delikler açmayı ve yara onarım sürecini takip etmeyi içeriyordu.
İyileşme süreci hem tavşanlarda hem de farelerde benzer şekilde başladı. Yaralanmadan sonraki ilk birkaç gün içinde, yara bölgesinde karmaşık hücrelerden oluşan bir kitle, yani blastema oluştu. Fareler ve tavşanlar birkaç gün sonra yaraları iyileştirmeye başladılar. Ancak 10. ve 15. günler arasında belirgin bir fark gözlemlediler. Bu zaman diliminde, tavşanların kulak delikleri küçülmeye başladı. Blastemanın üzerinde yeni doku oluşumları vardı; hayvanlar daha fazla doku üretiyordu. Farelerde ise iyileşme süreci tamamen durdu ve kulakta bir delik kaldı.
Araştırma ekibi, yaralanma sonrası hem tavşanlarda hem de farelerde yüksek oranda aktif olan genleri karşılaştırdı ve bu farkın köklerini Aldh1a2 adlı bir gene kadar izledi. Bu gen tavşanlarda güçlü bir şekilde aktifleşirken, farelerde inaktif kaldı.
Yeniden Büyüme Asidi
Aldh1a2 geni, A vitamininden türetilen bir madde olan retinoik asit üretimini tetikler. Retinoik asit, embriyolarda hücre pozisyonlanması, büyümesi ve uzmanlaşması için çok önemlidir. Araştırmacılar, tavşanlardaki retinoik asidin hücreleri yeni kulak kepçesi dokuları oluşturmaya yönlendirdiğini fark ettiler. Farelerde ise retinoik asidin parçalanmasından sorumlu genetik yolların çok yüksek aktivite gösterdiğini, sentezinden sorumlu yolların ise çok düşük aktivite gösterdiğini gördüler. Bu nedenle, farelerde rejenerasyonu engelleyen faktörün gerçekten retinoik asit eksikliği olup olmadığını test etmek için, farelerin yaralı kulaklarına retinoik asit enjekte ettiler. Ve bu işe yaradı.
Düzenli olarak retinoik asit enjeksiyonu yapılan fareler, tıpkı tavşanlar gibi kulak kepçesi dokularını tamamen yenileyebildiler. Bu biraz şaşırtıcıydı, çünkü daha önce farelerde kulak kepçesi deliklerinin rejenerasyonunu tetiklemek için retinoik asit enjeksiyonu denenmiş ancak başarılı olunamamıştı. Bu araştırmayı yapan ekip, önceki denemede kullanılan asit konsantrasyonunun yeterince yüksek olmadığını ve enjeksiyon süresinin yeterince uzun olmadığını düşünüyor. Retinoik asidin çok kısa bir ömrü olduğu belirtiliyor.
Retinoik asidin rejeneratif etkisinin doğrulanmasından sonra, ekip doğru geni bulup bulmadıklarını test etmeye geçti. Bunun için tavşan genomunda Aldh1a2 aktivitesini artırabilecek DNA bölgelerini araştırdılar. Bu bölgeleri, faredeki Aldh1a2 geninin yakınına yerleştirdiler ve aktivitenin tavşanlarda gözlemlenen seviyelere yükselip yükselmediğini incelediler. Bu da başarılı oldu; modifiye edilmiş Aldh1a2 geni, farelerin kendi retinoik asitlerini üretmelerini ve bunu kulak kepçesinin tam rejenerasyonu için kullanmalarını sağladı.
Bununla birlikte, aksolotllar gibi kaybettiğimiz uzuvları ve organları yeniden büyütmemizi sağlayacak rejenerasyon hapları yapmaktan hala oldukça uzağız.
Yapbozun Bir Parçası
İlk sorun, rejenerasyondan sorumlu mekanizmaların son derece karmaşık olması ve yapılan çalışmanın bu devasa yapbozun sadece bir parçasını ortaya çıkarmasıdır. Cevaplanması gereken ilk soru, çalışmada belirlenen genin tüm organlar için evrensel mi, yoksa sadece kulak kepçesine mi özgü olduğudur. Retinoik asit eklenmesinin kulak kepçesi rejenerasyonunu aktive edebileceği, ancak kalp veya diğer organların rejenerasyonunu aktive edemeyebileceği belirtiliyor. Bunun test edilmesi gerektiği, ancak şu anda bu konuda bir bilgi olmadığı ifade ediliyor. Tüm organların kendi farklı evrimsel geçmişleri olduğu ve rejenerasyon yeteneğini farklı nedenlerle kaybetmiş olabilecekleri de ekleniyor.
Rejenerasyon, görünüşte çok faydalı bir şey olmasına rağmen, çoğu memeli bu yeteneğini kaybetmiştir. Araştırmacılar, hala memeli genomunun derinliklerinde gömülü olan rejenerasyon genlerinin, tekrar açılmaya çalışılmadan önce, başlangıçta neden kapatıldığını anlamak istiyorlar. Çoğu memelide rejenerasyon yeteneğinin kaybına yol açan ekolojik itici gücün ne olduğu bilinmiyor. Bunun avantajı neydi? Bilim insanları bu sorunun cevabını bulmaya çalışıyorlar.
