Nöroteknoloji

Dopaminerjik Sistem Organoid Modeli Parkinson ve Bağımlılığı Aydınlatıyor

Özet: Araştırmacılar, insan dopaminerjik sistemini taklit eden, Parkinson hastalığına ve kronik kokain kullanımının etkisine dair önemli bilgiler sağlayan yeni bir organoid model geliştirdi.

Bu çalışma, modelin dopaminerjik sistemin yapısını, bağlantısını ve işlevselliğini kopyalama yeteneğini göstermektedir. Modelin Parkinson hastalığına yönelik hücre tedavilerini iyileştirmeye yönelik bir platform olma potansiyeli özellikle ümit vericidir.

Ayrıca bağımlılık senaryolarında gözlemlendiği gibi dopamin aşırı uyarılmasının uzun vadeli etkilerine dair benzersiz bir bakış açısı sunuyor.

Ana unsurlar:

  1. Dopaminerjik Sistemin Replikasyonu: Organoid model, insan dopaminerjik sisteminin morfolojisini, sinir projeksiyonlarını ve işlevselliğini başarıyla kopyalar.
  2. Parkinson Araştırmalarındaki Potansiyel: Özellikle daha etkili hücre tedavilerinin geliştirilmesinde, Parkinson hastalığının anlaşılması ve tedavi edilmesi için yeni olanaklar sunmaktadır.
  3. Bağımlılıkla İlgili Bilgiler: Çalışma, kronik kokaine maruz kalmanın ardından dopaminerjik devrede kalıcı değişiklikleri ortaya koyuyor ve modelin bağımlılık araştırmalarındaki faydasını vurguluyor.

Kaynak: EV

Dopaminerjik sistemin yeni bir organoid modeli, onun karmaşık işlevselliğine ve Parkinson hastalığı üzerindeki potansiyel etkilerine ışık tutuyor. Avusturya Bilimler Akademisi Moleküler Biyoteknoloji Enstitüsü’nde (IMBA) Jürgen Knoblich grubu tarafından geliştirilen model, dopaminerjik sistemin yapısını, bağlantısını ve işlevselliğini kopyalıyor.

5 Aralık’ta yayınlanan çalışma Doğa Yöntemleriayrıca kronik kokaine maruz kalmanın, yoksunluktan sonra bile dopaminerjik devre üzerindeki kalıcı etkilerini ortaya çıkarmaktadır.

Tamamlanmış bir koşu, sabahın erken saatlerinde alınan kafein, fırındaki kurabiye kokusu – bu ödüllendirici anların tümü, beynimizdeki sinir ağındaki nöronlar tarafından salgılanan ve “dopaminerjik ödül yolu” olarak adlandırılan nörotransmitter dopaminin bir vuruşundan kaynaklanmaktadır. ”.

Bu nöronları gösterir
Reumann şöyle özetliyor: “Hücreler yalnızca doğru bir şekilde bağlantı kurmakla kalmayıp aynı zamanda birlikte çalıştığından, dopaminerjik devreyi in vitro olarak başarıyla modelledik.” Kredi: Nörobilim Haberleri

Dopaminerjik nöronlar, “ödül” hissine aracılık etmenin yanı sıra, Parkinson hastalığı gibi hastalıklarda kaybolan ince motor kontrolünde de önemli bir rol oynuyor.

Dopaminin önemine rağmen sistemin temel özellikleri henüz anlaşılamamıştır ve Parkinson hastalığının tedavisi de mevcut değildir. Yeni çalışmalarında IMBA’dan Jürgen Knoblich’in grubu, dopaminerjik sistemin organoid bir modelini geliştirdi; bu model, yalnızca sistemin morfolojisini ve sinir projeksiyonlarını özetlemekle kalmıyor, aynı zamanda işlevselliğini de özetliyor.

Parkinson hastalığının bir modeli

Tremor ve motor kontrol kaybı, Parkinson hastalığının karakteristik semptomlarıdır ve dopaminerjik nöronlar olarak adlandırılan nörotransmitter dopamini salgılayan nöronların kaybından kaynaklanmaktadır. Dopaminerjik nöronlar öldüğünde ince motor kontrolü kaybolur ve hastalarda titreme ve kontrol edilemeyen hareketler ortaya çıkar.

Parkinson hastalığının gelişiminde dopaminerjik nöronların kaybı çok önemli olmasına rağmen, bunun nasıl gerçekleştiğinin mekanizmaları ve dopaminerjik sistemi nasıl önleyebileceğimiz, hatta onarabileceğimiz henüz anlaşılamamıştır.

Parkinson hastalığına yönelik hayvan modelleri, Parkinson hastalığına dair bazı bilgiler sağlamıştır; ancak kemirgenler doğal olarak Parkinson hastalığına yakalanmadığından, hayvan çalışmalarının hastalığın ayırt edici özelliklerini özetleme konusunda yetersiz olduğu kanıtlanmıştır. Buna ek olarak, insan beyni çok daha fazla dopaminerjik nöron içerir; bunlar da insan beyninde farklı şekilde bağlantı kurarak striatum ve kortekse projeksiyonlar gönderir.

IMBA’da Jürgen Knoblich’in laboratuvarında daha önce doktora öğrencisi olan ve makalenin ilk yazarı olan Daniel Reumann, “Beyin organoitleri adı verilen bu insan özelliklerini özetleyen bir in vitro model geliştirmeye çalıştık” diye açıklıyor.

“Beyin organoidleri, hem insan beyninin gelişimini hem de işlevini anlamak için kullanılabilen, insan kök hücresinden türetilmiş üç boyutlu yapılardır” diye açıklıyor.

Ekip ilk olarak ventral orta beyin, striatum ve korteks (dopaminerjik sistemdeki nöronlar tarafından birbirine bağlanan bölgeler) olarak adlandırılan organoid modellerini geliştirdi ve ardından bu organoidleri bir araya getirmek için bir yöntem geliştirdi.

İnsan beyninde olduğu gibi, orta beyin organoidinin dopaminerjik nöronları, striatum ve korteks organoidlerine projeksiyonlar gönderir.

Reumann, “Biraz şaşırtıcı bir şekilde, yüksek düzeyde dopaminerjik innervasyonun yanı sıra dopaminerjik nöronlar ile striatum ve korteksteki nöronlar arasında sinapsların oluştuğunu gözlemledik” diye anımsıyor.

Bu nöronların ve sinapsların işlevsel olup olmadığını değerlendirmek için ekip, bu sistemdeki nöronların işlevsel sinir ağları oluşturmaya başlayıp başlamayacağını araştırmak üzere SAHMRI ve Avustralya’daki Flinders Üniversitesi’ndeki Cedric Bardy’nin grubuyla işbirliği yaptı.

Gerçekten de araştırmacılar, dopaminerjik nöronlar içeren orta beyni uyardıklarında, striatum ve korteksteki nöronlar bu uyarıya yanıt verdi. Reumann şöyle özetliyor: “Hücreler yalnızca doğru bir şekilde bağlantı kurmakla kalmayıp aynı zamanda birlikte çalıştığından, dopaminerjik devreyi in vitro olarak başarıyla modelledik.”

Dopaminerjik sistemin organoid modeli, Parkinson hastalığına yönelik hücre tedavilerini geliştirmek için kullanılabilir. İlk klinik çalışmalarda araştırmacılar, kaybedilen doğal innervasyonu telafi etmek için striatuma dopaminerjik nöronların öncüllerini enjekte ettiler.

Ancak bu çalışmalar karışık başarılara imza attı. İsveç’teki Lund Üniversitesi’ndeki Malin Parmar laboratuvarıyla işbirliği içinde ekip, dopaminerjik organoid modeline enjekte edilen dopaminerjik progenitör hücrelerin nöronlara olgunlaştığını ve organoid içindeki nöronal projeksiyonları genişlettiğini gösterdi.

Çalışmanın ilgili yazarı Jürgen Knoblich, “Organoid sistemimiz, hücre terapileri için koşulları test etmek için bir platform görevi görebilir ve öncü hücrelerin üç boyutlu bir insan ortamında nasıl davrandığını gözlemlememize olanak sağlayabilir” diye açıklıyor.

“Bu, araştırmacıların progenitörlerin nasıl daha verimli bir şekilde farklılaştırılabileceğini incelemesine olanak tanıyor ve dopaminerjik aksonların hedef bölgelere nasıl yüksek verimli bir şekilde alınacağının araştırılmasına olanak tanıyan bir platform sağlıyor.”

Ödül sistemine ilişkin bilgiler

Dopaminerjik nöronlar da ödüllendirildiğimizi hissettiğimizde harekete geçerek beynimizdeki “ödül yolunun” temelini oluşturur. Peki bağımlılıkta olduğu gibi dopaminerjik sinyaller bozulduğunda ne olur?

Bu soruyu araştırmak için araştırmacılar, iyi bilinen bir dopamin geri alım inhibitörü olan kokaini kullandılar. Organoidler 80 gün boyunca kronik olarak kokaine maruz bırakıldığında dopaminerjik devre işlevsel, morfolojik ve transkripsiyonel olarak değişti. Bu değişiklikler, kokain maruziyeti deneyin bitiminden 25 gün önce durdurulduğunda bile devam etti; bu, yoksunluk koşulunu simüle etti.

“Kokaine maruz kalmanın durdurulmasından neredeyse bir ay sonra bile, kokainin dopaminerjik devre üzerindeki etkileri hala görülebiliyordu, bu da artık dopaminerjik aşırı uyarılmanın uzun vadeli etkilerinin insana özgü bir in vitro sistemde ne olduğunu araştırabileceğimiz anlamına geliyor”, Reumann özetliyor.

Bu sinirbilim araştırma haberi hakkında

Kaynak ve İleri Okuma: https://neurosciencenews.com/dopaminergic-system-organoid-25314/

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu