Yenilikler

İnsanlara özgü değil, yalnızca insana özgü: Araştırmacılar insanlarda beyin genişlemesinde yer alan faktörleri belirliyor

Bizi insan yapan şey nedir? Nörobiyologlara göre bu bizim neokorteksimizdir. Beynin bu dış katmanı nöronlar açısından zengindir ve soyut düşünmemizi, sanat yaratmamızı ve karmaşık diller konuşmamızı sağlar. TUD Dresden Teknoloji Üniversitesi Dresden Rejeneratif Terapiler Merkezi’nden (CRTD) Dr. Mareike Albert liderliğindeki uluslararası bir ekip, insanlarda neokorteks genişlemesine katkıda bulunabilecek yeni bir faktör belirledi. Sonuçlar dergide yayınlandı EMBO Dergisi.

Neokorteks, beynin cevize benzeyen karakteristik kıvrımlı dış tabakasıdır. Soyut düşünme, sanat ve dil gibi daha yüksek bilişsel işlevlerden sorumludur. CRTD araştırma grubu lideri Dr. Mareike Albert, “Neokorteks beynin en son gelişen kısmıdır” diyor. “Tüm memelilerin bir neokorteksi vardır, ancak boyutu ve karmaşıklığı farklılık gösterir. İnsan ve primat neokortekslerinde kıvrımlar bulunurken, örneğin farelerde herhangi bir kırışık olmaksızın tamamen pürüzsüz bir neokorteks vardır.”

İnsan beyninin karakteristik kıvrımları neokorteksin yüzey alanını arttırır. İnsan neokorteksinde karmaşık bilişsel işlevleri destekleyen daha fazla sayıda nöron bulunur.

Neokorteks evrimini yönlendiren moleküler mekanizmalar hala büyük ölçüde bilinmemektedir. “Neokorteks boyutunda türler arası farklılıklardan hangi genler sorumludur? İnsanlarda beyin genişlemesine hangi faktörler katkıda bulunmuştur? Bu soruları yanıtlamak, insan beyni gelişimini anlamak ve potansiyel olarak zihinsel sağlık bozukluklarını ele almak için çok önemlidir” diye açıklıyor Dr. Albert.

Beyin Organoidlerinin Gücü

Albert grubu, beyin genişlemesini etkileyen faktörleri araştırmak için farelerin ve insanların gelişen beyinlerini karşılaştırdı. “Farelerdeki kök hücreler, primatlara kıyasla daha fazla bölünmez ve daha fazla nöron üretmez. Öte yandan insanların gelişen beyninde çok sayıda kök hücre bulunur. Bu oldukça genişlemiş kök hücre havuzu, bunun temelini oluşturur. nöron sayısındaki ve beyin büyüklüğündeki artış” diye açıklıyor Dr. Albert.

Ekip, insanlarda mevcut olan ancak farelerde bulunmayan bir faktör buldu. Grup, 3D hücre kültürü teknolojisini kullanarak, yeni tanımlanan faktörün neokorteksin genişlemesini etkileyip etkilemediğini test etti. “2012 yılında Nobel ödülüne layık görülen araştırma sayesinde herhangi bir hücreyi kök hücreye dönüştürmek mümkün. Böyle bir kök hücre daha sonra beyin gibi bir organa benzeyen üç boyutlu bir dokuya dönüştürülebiliyor. İnsan Kök hücreler, gelişimi ve hastalıkları doğrudan insan dokularında incelemeyi mümkün kılıyor” diye açıklıyor Dr. Albert.

Bu 3 boyutlu beyin kültürleri veya beyin organoitleri, eğitimsiz bir göz için beyinlere benzemeyebilir ancak gelişmekte olan beyinlerin hücresel karmaşıklığını taklit ederler. Dr. Albert, “Gelişen beyindeki hücre türlerinin çoğu mevcut. Bunlar etkileşime giriyor, sinyal veriyor ve gerçek bir insan beynindekine benzer şekilde düzenlenmiş durumda” diyor.

Grup, 3 boyutlu beyin organoidlerini kullanarak, epiregulin olarak bilinen bir büyüme faktörünün, gelişmekte olan beyindeki kök hücrelerin bölünmesini ve genişlemesini gerçekten desteklediğini göstermeyi başardı.

Tutar Hakkında Her Şey

CRTD’de doktora adayı olan çalışmanın başyazarı Paula Cubillos, “Epiregülinin insan neokortikal kök hücrelerinin genişlemesini tetiklediğini bilerek, epiregülini kodlayan gene baktık ve onu evrim ağacı boyunca izlemeye çalıştık” diyor. Bu gen sadece insanlara özgü değil, aynı zamanda diğer primatlarda ve hatta farelerde de mevcut. Paula Cubillos şöyle açıklıyor: “Ancak gelişmekte olan fare beyninde epiregulin üretilmiyor çünkü gen kalıcı olarak kapatılıyor ve kullanılmıyor. Epiregulinin insanlarda ve diğer primatlarda nasıl çalıştığı konusunda herhangi bir farklılık olup olmadığını anlamak ilgimizi çekti.” diye açıklıyor Paula Cubillos.

Araştırmacılar tekrar 3 boyutlu kültür teknolojisine yöneldiler. Araştırmacılar goril kök hücrelerini kullanarak goril beyni organoitleri ürettiler. Albert, “Goriller nesli tükenmekte olan türlerdir. Beyin gelişimleri hakkında çok az şey biliyoruz. Kök hücrelerden yapılan organoidler, türlerle hiçbir etkileşime girmeden beyin gelişimlerini incelemenin bir yolunu sunuyor” diyor.

Epiregulinin insan ve goril beyin organoitlerindeki etkisini karşılaştıran ekip, goril beyin organoitlerine epiregulin eklemenin kök hücrelerin genişlemesini daha da destekleyebileceğini buldu. Ancak insan beyni organoitlerine daha fazla epiregulin eklenmesi aynı etkiyi yaratmadı. Bunun nedeni insan neokorteksinin halihazırda çok büyük ölçüde genişlemiş olması olabilir.

Albert, “Daha önce tanımlanan faktörlerden farklı olarak epiregulin, insanlara özgü değil gibi görünüyor. Bunun yerine büyüme faktörünün miktarı, türler arası farklılıklar için hayati düzenleyici gibi görünüyor” diye bitiriyor Dr. Albert.

Bu çalışma yalnızca insanın benzersizliği konusundaki anlayışımızı geliştirmekle kalmıyor, aynı zamanda hayvan araştırmalarına etik ve müdahalesiz tamamlayıcılar sunan yeni teknolojilerin önemini de vurguluyor.

Çalışma, King’s College London, TU Dresden Tıp Fakültesi Carl Gustav Carus, Max Planck Moleküler Hücre Biyolojisi ve Genetiği Enstitüsü ve Hannover Tıp Okulu ile işbirliği içinde gerçekleştirildi.

Kaynak ve İleri Okuma: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/03/240327124641.htm

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu