Laboratuvarda Yetiştirilen “Mini Beyinler”

Laboratuvarda yetiştirilen “mini beyinler”, prematüre bebeklere benzeyen elektrik desenleri üretti

 

Bir yemeğin içinde yetiştirilen ‘Mini beyinler“ kendiliğinden insan benzeri beyin dalgaları ürettiler ve elektrik modelleri prematüre bebeklerde görülenlere benziyor. Yapılar, araştırmacıların epilepsi de dahil olmak üzere beyin gelişim bozukluklarının erken aşamalarını incelemelerine yardımcı olabilir.

 

Kaynak: Muotri Lab/UC San Diego

Gelişme, bilim insanlarının erken beyin gelişimini incelemesine yardımcı olabilir. Bu alanda yapılan araştırmalar yavaş olmuştur, çünkü kısmen analiz için fetal doku örnekleri elde etmek zordur ve uteroda bir fetusu incelemek neredeyse imkansızdır. Pek çok araştırmacı, bu “organoit” in vaadi hakkında heyecan duyuyor, ki bu da 3D kültürler olarak büyüdüğü zaman, beyinlerde görülen bazı karmaşık yapıları geliştirebilir. Ancak teknoloji, bilinç geliştirebilecek minyatür organlar yaratma etiği hakkındaki soruları da gündeme getiriyor.

Kaliforniya Üniversitesi, San Diego Üniversitesi’nden nörobilimci Alysson Muotri tarafından yönetilen bir araştırmacılar ekibi, insan kök hücrelerini kortekste doku kuran, beyni algılayan ve duyusal bilgiyi yorumlayan bir beyin bölgesi oluşturdu. Yüzlerce beyin organoidini 10 ay boyunca kültür içinde yetiştirdiler ve tipik gelişen insan beyinlerinde görülen aynı gen koleksiyonunu ifade ettiklerini doğrulamak için tek tek hücreleri test ettiler. Grup, bu ay San Diego’daki Nörobilim Derneği toplantısındaki çalışmaları sundu.

Şaşırtıcı desenler

Muotri ve meslektaşları sürekli olarak mini beyinlerin yüzeyinde elektriksel paternler veya elektroensefalogram (EEG) aktivitesi kaydettiler. Altı aydan beri, organoidler daha önce yaratılmış olan diğer beyin organoidlerinden daha yüksek bir oranda ateş ediyorlardı ve bu da takımı şaşırttı.

EEG modelleri de beklenmedikti. Olgun beyinlerde, nöronlar öngörülebilir ritimlerle ateşlenen senkronize ağlar oluştururlar. Ancak organoidler, gelişmekte olan beyinlerde görülen senkronize elektriksel aktivitenin kaotik patlamalarına benzeyen düzensiz EEG paternleri sergiledi. Araştırmacılar bu ritimleri prematüre bebeklerin EEG’leriyle karşılaştırdıklarında, organoidlerin kalıplarının 25-39. Haftada doğan bebeklerinkileri taklit ettiğini fark ettiler.

Muotri, organoidlerin gerçek insan beyni olmaya yakın olmadığını söylüyor. Onlar kortekste bulunan tüm hücre tiplerini içermezler ve diğer beyin bölgelerine bağlanmazlar.

Fakat grubu artık organoidleri olgunlaşmaya devam edip etmeyeceklerini görmek için daha uzun süre büyümeye çalışıyor. Araştırmacılar ayrıca bu yapıların, beyin veya vücudun diğer bölümlerini simüle eden organoidlere bağlayarak normal bir korteks gibi işlev görüp görmediklerini araştırmayı planlıyorlar.

Beyin dalgaları karşılaştırması

Philadelphia’daki Pennsylvania Üniversitesi’nde gelişimsel bir nörobilimci olan Hongjun Song “Bu çok ilgi çekici ve çok şaşırtıcı” diyor. Çalışmanın ön-hazırlık olmasına rağmen, preterm bebek EEG modellerine benzerlikler, organoidlerin epilepsi ya da otizm gibi beyin gelişim bozukluklarını incelemek için yararlı olabileceğini düşündürmektedir.

Song ayrıca EEG modellerinin bir organoitten nasıl kaynaklandığını incelemekte, araştırmacıların sonuçta EEG ritimlerinin gelişmekte olan bir insan beyninde nasıl ortaya çıktığını anlamalarına yardımcı olabileceğini düşünüyor.

Ama herkes aynı fikirde değil. Organoidlerin beyin dalgalarının prematüre bebeklerde olduğu gibi görünmesi, aynı şeyi yapmaları anlamına gelmediği için, Helsinki Üniversitesi’ndeki bir nörofizyolog olan Sampsa Vanhatalo, Muotri’nin ölçümlerini kendisinden ölçtüğü bebek EEG’lerinin veri tabanını geliştirdiğini söylüyor.

Bilincin kökenleri

Yine de, proje, organoidlerin bilinci geliştirip geliştiremeyeceğine dair etik soruları gündeme getiriyor. Washington’daki Allen Beyin Bilimi Enstitüsü başkanı ve baş bilim adamı olan nörolog Christof Koch : “Erken doğan bebeğe ne kadar yaklaşırlarsa, daha fazla endişelenmeliler.”

Ancak, bir organoid ne zaman bilinçli olduğunu bilmenin zor olabileceğini kabul ediyor, çünkü araştırmacılar yetişkinlerde bilincin nasıl ölçüleceğine ya da bebeklerde göründüklerine karar veremiyorlar.

Muotri, organoidlerin kendi kendine farkında olduklarına dair kanıtlar varsa, projeyi durdurmayı düşüneceğini söylüyor, ancak şu anda onlar çok ilkel. “Bu aşamada çok gri bir bölge var ve hiç kimsenin bunun potansiyeli hakkında net bir görüşü olduğunu düşünmüyorum.”

 

Kaynak :

Nature 563, 453 (2018)

doi: 10.1038/d41586-018-07402-0
Bu yazı hakkında ne düşünüyorsun ?
  • Müthiş 
  • Faydalı 
  • Gereksiz 
  • Normal 
The following two tabs change content below.
İsmail KIYICI
Elektrik-Elektronik mühendisi. Elektrik-Elektronik Mühendisliği'nde yüksek lisans eğitimine devam etmekte. Komhedos.com kurucu ortağı ve yazarı. İlgi alanları nesnelerin interneti (IoT), endüstri 4.0, yapay zeka, savunma sanayi ve yenilenebilir enerji. Eski bir IEEE gönüllüsü.   İsmail'in yazılarını okumak için tıklayınız