Stanford bilim insanları laboratuvar ortamında üretilen insan beyin dokusunu farelere nakletti

Stanford Üniversitesi'ndeki bilim insanları, beyin kortekslerinin büyük bir kısmı eksik olacak şekilde tasarlanmış farelere laboratuvar ortamında üretilen insan beyin dokusu naklederek, beyin hacimlerinin yaklaşık yarısı insan dokusundan oluşan hibrit hayvanlar yarattı. Araştırmacılar, bu gelişmenin psikiyatrik ve nörogelişimsel bozuklukların incelenme biçimini değiştirebileceğini söylüyor.

Çarşamba günü Nature dergisinde yayımlanan çalışma, sinirbilimci Sergiu Pașca liderliğindeki ekibin, yeniden programlanmış deri hücrelerinden "organoid" adı verilen üç boyutlu insan kortikal nöron kümeleri ürettiğini ve bunları, gelişim sırasında beyin korteksi ve hipokampusu genetik olarak yok edilmiş yeni doğmuş farelere cerrahi olarak yerleştirdiğini anlatıyor. Üç ay içinde insan dokusu genişleyerek kortikal hacmin yüzde 90'ından fazlasını oluşturdu, farenin sinir sistemi boyunca işlevsel bağlantılar kurdu ve omuriliğe kadar uzanan projeksiyonlar geliştirdi.reuters+3

Nasıl çalışıyor

Araştırmacılar ortaya çıkan hayvanlara "ksenokortikal" fareler adını veriyor. İnsan nöronlarını kemirgen beyinlerine aşılama konusundaki önceki girişimler, insan nöronlarının fare nöronlarından yaklaşık 20 kat daha yavaş gelişmesi ve bu nedenle bağlantı alanı için rekabet edememesi nedeniyle sınırlı kalmıştı. Pașca'nın ekibi, normalde farenin korteksini oluşturacak hücreleri genetik olarak çıkararak, insan dokusuna büyümesi için alan ve zaman tanıdı.npr

Pașca, "Normalde farenin korteksi tarafından işgal edilen alan, insan kortikal organoidlerini doğumdan kısa bir süre sonra nakletmemize ve insan dokusunun geniş bir şekilde büyümesine olanak sağladı" dedi. Beyin hacimlerinin yaklaşık yarısı eksik olmasına rağmen, tasarlanmış fareler nakilden önce şaşırtıcı derecede işlevseldi; bu da gelişmekte olan beynin plastisitesinin bir kanıtıydı.iflscience+1

Aşılar ayrıca, sosyal biliş ve frontotemporal demans ile ilişkilendirilen, daha önce canlı bir laboratuvar modelinde hiç üretilmemiş olan büyük hücreler olan nadir von Economo nöronlarını da üretti.sciencealert+1

Hastalığa yeni bir bakış açısı

Davranışsal testlerde, insan organoidleri nakledilen korteks eksikliği olan fareler, nakil yapılmayanlara göre çalışma belleği labirent görevinde daha iyi performans göstererek normal farelerin seviyesine yaklaştı. Farelerin genellikle iyi tolere ettiği ancak insanlarda serebral palsiye neden olabilen düşük oksijene maruz kaldıklarında, ksenokortikal fareler sinirsel hasar ve yürüyüş bozuklukları göstererek belirgin bir insan savunmasızlığını taklit etti.thetransmitter+3

Pașca bir basın toplantısında, "Psikiyatri, klinik deneylerde en düşük başarı oranlarından birine sahip" dedi. "Hayvan modellerinde gerçekten iyi çalıştığı görünen ilaçlar klinikte dramatik bir şekilde başarısız oluyor. Bu bize insan biyolojisi hakkında çok fazla bilgiyi kaçırdığımızı söylüyor".bbc

Etik zemin

Araştırmacılar, bunların insan beynine sahip fareler olmadığını vurguladı. Hayvanlar fare duyu organlarını ve subkortikal yapılarını koruyor ve nakledilen doku, olgun bir insan korteksinin katmanlı mimarisinden yoksun. Ekip, deneyleri insan nöronları bilinç belirteçleriyle ilişkili bir gelişim aşamasına ulaşmadan önce kasıtlı olarak sonlandırdı.newscientist+2

Yine de dışarıdan uzmanlar, çalışmanın yeni etik alanlar açtığını söyledi. Çalışmada yer almayan Duke Üniversitesi biyoetik uzmanı Nita Farahany, "Bu bizi net etik kuralların veya normların olmadığı yeni gri alanlara sokuyor" dedi. Allen Enstitüsü'nden Hongkui Zeng, daha büyük ve daha uzun ömürlü hayvanlarda benzer prosedürlerin çok daha ciddi endişelere yol açacağı konusunda uyardı.npr

Pașca gerilimi kabul etti ancak eylemsizliğin maliyetine işaret etti. "Nörolojik ve psikiyatrik bozukluklar neredeyse her beş kişiden birini etkiliyor" dedi ve ekledi: "Bu durumların çoğu için, etkili tedaviler geliştirecek kadar altta yatan biyolojiyi hala yeterince anlamıyoruz".reuters