Haberler

Hibrit beyinlere sahip bu fareler sıçan gibi kokuyor

Fareler, dünyayı bir sıçan olarak deneyimlemenin nasıl bir şey olduğunu merak ediyorsa, bazıları artık en azından koku alma duyusu söz konusu olduğunda bu hayali yaşayabiliyor.

Columbia Üniversitesi’nden Kristin Baldwin liderliğindeki araştırmacılar, sıçan nöronlarıyla dünyanın kokularını algılayan, kısmen fare, kısmen sıçan olmak üzere hibrit beyinlere sahip fareler yarattı.

İlk kez bir hayvan, bir başkasının duyu aygıtını dünyayı algılamak ve ona doğru tepki vermek için kullanabiliyor ve bu, beynin dış beyin hücrelerini entegre etme konusunda ne kadar esnek olabileceğinin bir göstergesi. Araştırma şu adreste yayınlandı: Hücre.

Columbia Üniversitesi Vagelos’ta genetik ve gelişim profesörü Baldwin, “Bu araştırma bize beynin esnekliğini, insan-makine arayüzlerinden veya nakledilen kök hücrelerden gelen diğer türdeki girdileri barındırabilecek şekilde nasıl genişletebileceğimizi göstermeye başlıyor” diyor. Hekimler ve Cerrahlar Koleji.

Hibrit hedefler

İnsan beyninin hastalıklarını anlama ve tedavi etme konusundaki en büyük zorluklardan biri, bu bozuklukların mevcut araştırma yöntemleriyle tam olarak anlaşılmasının imkansız olmasıdır.

Baldwin, “Elimizde organoid adı verilen tabaklarda ve 3 boyutlu kültürlerde çok güzel hücre modellerimiz var ve her ikisinin de kendine göre avantajları var” diyor ve ekliyor: “Fakat bunların hiçbiri hücrelerin gerçekten en yüksek düzeyde çalışıp çalışmadığını belirlemenize izin vermiyor.”

Hibrit beyinler, araştırmacıların beyin hücrelerinin nasıl hastalandığını veya öldüğünü daha iyi anlamalarına ve beynin bazı kısımlarını onarma ve değiştirme kurallarını daha iyi anlamalarına olanak tanıyacak.

“Şu anda araştırmacılar Parkinson ve epilepsi hastalarına kök hücre ve nöron naklediyor. Ancak bunun ne kadar işe yarayacağını gerçekten anlamıyoruz” diye ekliyor. “Hibrit beyin modelleriyle bazı yanıtları klinik denemelerden daha hızlı bir şekilde almaya başlayabiliriz.”

Hibrit beyinler yaratmak

Araştırmacılar daha önce nöronlar enjekte ederek veya bir türden bezelye büyüklüğündeki beyin organoidlerini gelişmekte olan bir beyne veya fare veya sıçan gibi tamamen oluşmuş bir beyne naklederek hibrit beyinler yaratmışlardı.

Baldwin, “Bu deneyler bize, beyin hücrelerini mevcut bir beyne ne zaman ve nasıl ekleyebileceğimiz konusunda bir şekilde sınırlı olduğumuzu gösterdi” diyor. “Beyin belirli bir noktaya kadar gelişmişse, nakledilen hücrelerin birbirine uygun şekilde bağlanması gerekmez.”

Bunun yerine Baldwin’in ekibi fare kök hücrelerini fare blastosistlerine yerleştirdi; bu, döllenmeden sadece birkaç saat sonra ortaya çıkan gelişimin erken bir aşamasıydı, böylece sıçan ve fare hücreleri birlikte büyüyüp kendi başlarına bütünleşebildiler.

Blastosist tamamlama adı verilen teknik, güçlü araştırma araçları olduğu kanıtlanmış, insan bağışıklık sistemine sahip fareler yaratmak için kullanılan tekniğe benzer. Ancak bu çalışmaya kadar teknik, iki farklı türün hibrit beyinlerini oluşturma konusunda başarılı olmamıştı.

Baldwin, “Yaptığımız şey gerçekten son teknoloji” diyor.

Sıçan nöronları farelerde koku duyusunu geri kazandırıyor

Ekibin ilk hibrit deneylerinde, fare beyninin fare nöronlarının nerede ortaya çıktığını incelediler. Sıçanlar daha yavaş gelişir ve daha büyük beyinlere sahiptir, ancak farede, sıçan hücreleri farenin talimatlarını takip ederek gelişimlerini hızlandırdı ve fare benzerleriyle aynı türden bağlantılar kurdu.

Baldwin, “Fare beyninin neredeyse tamamında fare hücrelerini görebiliyordunuz, bu bizim için oldukça şaşırtıcıydı” diyor. “Bu bize, yerleştirmenin önünde çok az engel olduğunu söylüyor; bu da birçok fare nöronunun benzer bir sıçan nöronuyla değiştirilebileceğini öne sürüyor.”

Araştırmacılar daha sonra sıçan nöronlarının işlevsel bir sinir devresine (bu durumda fareler için yiyecek bulmak ve yırtıcı hayvanlardan kaçınmak için gerekli olan koku alma sisteminin bir parçası) entegre olup olmadığına baktılar. Araştırmacılar, fare embriyosunu kendi koku alma nöronlarını öldürecek veya etkisiz hale getirecek şekilde tasarlayarak, sıçan nöronlarının hayvanların koku alma duyusunu geri kazandırıp kazandırmadığını kolayca belirleyebildiler.

Baldwin, “Her fare kafesine bir kurabiye sakladık ve bunu fare nöronlarıyla bulabildiklerini görmek bizi çok şaşırttı” diyor.

Ancak bazı fareler kurabiyeyi bulma konusunda diğerlerinden daha başarılı oldu. Araştırmacılar, kendi susturulmuş koku nöronlarını koruyan farelerin, gizli kurabiye bulma konusunda, koku nöronları gelişim sırasında yok olacak şekilde tasarlanmış farelere göre daha az başarılı olduklarını buldu.

Baldwin, “Bu, yedek nöronların eklenmesinin tak ve çalıştır olmadığını gösteriyor” diyor. “İşlevsel bir değişim istiyorsanız, orada öylece duran işlevsiz nöronları boşaltmanız gerekebilir; bu, bazı nörodejeneratif hastalıklarda ve ayrıca otizm ve şizofreni gibi bazı nörogelişimsel bozukluklarda da geçerli olabilir.”

Baldwin’in ekibi tarafından oluşturulan hibrit beyin sistemi sayesinde araştırmacılar artık fareleri kullanarak farklı modellerde olanları dikkatli bir şekilde inceleyebilecek ve bu da sonunda insan hücre naklinin başarısını artırmaya yardımcı olabilecek.

Primat melezleri mi?

Yeni hibrit beyin sisteminin bir dezavantajı, sıçan hücrelerinin her farklı hayvanda rastgele dağılmış olmasıdır; bu, bu çalışmaların beyindeki diğer duyusal ve sinir sistemlerine genişletilmesinin önünde bir engeldir. Baldwin’in laboratuvarı şu anda eklenen hücrelerin tek bir hücre tipine dönüşmesini sağlamanın yollarını bulmaya çalışıyor, bu da daha kesin deneylere olanak sağlayabilir.

Eğer eklenen hücrelerin hibrit beyinlerdeki gelişimi kısıtlanabilirse, bu aynı zamanda primat nöronlara sahip hibrit beyinler yaratmanın kapısını da açabilir. Baldwin, “Bu, insan hastalıklarını anlamaya daha da yaklaşmamıza yardımcı olacaktır” diyor.



Kaynak ve İleri Okuma: https://medicalxpress.com/news/2024-04-hybrid-brains-mice-rat.html

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu