Bilim İnsanları, Egzama Olduğunuzda Derinizde Neler Olduğunu Keşfetti

Egzama araştırmalarındaki son gelişme, genellikle atopik dermatit veya reaktif dermatit olarak bilinen bu kronik cilt rahatsızlığının altında yatan moleküler mekanizmaları anlamamızda önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Bu yeni kavrayış, durumu yaklaşık yirmi yıldır hastalıkla ilişkilendirilen deri proteini filaggrindeki genetik bir eksikliğe bağlayan önceki araştırmaların üzerine inşa edilmiştir.

Çalışmanın Arka Planı ve Gelişimi

Egzama, dünya çapında çocukların yaklaşık %20’sini ve yetişkinlerin %3’ünü etkileyen yaygın bir durumdur. Belirtilerini hafifletmek için çok sayıda tedavi mevcut olmasına rağmen, kalıcı bir tedavi hala bulunamamıştır. Filaggrin eksikliği ve egzama arasındaki bağlantı ilk olarak 2006 yılında, araştırmacıların filaggrini kodlayan gende mutasyon olan bireylerin egzama geliştirme riskinin daha yüksek olduğunu gözlemlemesiyle kurulmuştur. Filaggrin, çevresel tahriş edici maddelere ve patojenlere karşı koruma sağlayan cildin bariyer işlevini sürdürmek için çok önemlidir.

Ancak yakın zamana kadar filaggrin eksikliğinin egzamaya yol açtığı süreçler tam olarak anlaşılamamıştı. Newcastle Üniversitesi’ndeki bilim insanları tarafından GSK Stiefel ile işbirliği içinde yürütülen çalışma, filaggrin yokluğunda ters giden bir dizi protein ve moleküler yolun izini sürerek egzamanın patofizyolojisine dair daha derin bilgiler sunuyor.

Temel Bulgular ve Metodoloji

Araştırma ekibi, Yaşayan Cilt Eşdeğeri (LSE) olarak bilinen sofistike bir üç boyutlu canlı cilt modeli kullanarak, laboratuvarda yaratılan bu cildin üst katmanını filaggrin eksikliği olacak şekilde manipüle ettiler ve genetik mutasyona sahip bireylerde görülen koşulları taklit ettiler. Bu model sayesinde, filaggrin olmadığında meydana gelen bir dizi moleküler değişikliği gözlemleyebildiler.

Temel bulguları arasında, filaggrin eksikliği olan cilt modelinde önemli ölçüde farklı şekilde ifade edilen 17 proteinin tanımlanması yer alıyor. Bu proteinler hücre yapısı, bariyer işlevi, enflamatuar yanıt ve cildin stresle başa çıkma yeteneği gibi kritik düzenleyici mekanizmalarda yer almaktadır.

Araştırmacılar, bulgularını doğrulamak için egzamalı bireylerden alınan deri örneklerindeki protein ifadesini sağlıklı bireylerden alınanlarla karşılaştırdı. Laboratuvar modelinde gözlemlenen değişmiş proteinler, egzamalı kişilerin cildinde de benzer şekilde düzensizleşerek deneysel modellerinin gerçek dünya koşullarına uygunluğunu doğruladı.

Çıkarımlar ve Gelecek Yönergeleri

Bu keşif, egzama için daha etkili tedaviler arayışında önemli bir adımdır. Filaggrin eksikliği nedeniyle meydana gelen moleküler yolların ve protein değişikliklerinin tam olarak anlaşılması, araştırmacıların yalnızca semptomları yönetmek yerine hastalığın temel nedenini hedeflemelerine olanak tanır. Egzama gelişiminde rol oynayan spesifik proteinlerin ve yolakların tanımlanması, ilaç geliştirme için yeni yollar açarak, hatalı filaggrin genine sahip bireylerde egzamanın başlamasını önleyebilecek tedavilere yol açabilir.

Baş araştırmacı Nick Reynolds’un da vurguladığı gibi, bu çalışma filaggrin kaybının egzamaya yol açan olaylar zincirini başlatmak için tek başına yeterli olduğunu göstermektedir. Bu bulgu, hastalığın en erken aşamalarında müdahale edebilecek ve potansiyel olarak ilerlemeden durdurabilecek önleyici stratejilere odaklanılmasını sağlıyor.

İngiliz Dermatologlar Derneği’nden Nina Goad, bu araştırmanın semptom yönetiminin ötesine geçen tedavilerin geliştirilmesindeki önemini vurguladı. Çalışmanın egzamanın moleküler kökenini hedef alan yaklaşımı, gelecekte bu durumun tedavi edilme ve yönetilme biçiminde devrim yaratabilir.

Egzama için bir tedavi bulma yolculuğu devam ederken, bu araştırma bu hedefe yönelik kritik bir adımı temsil etmektedir. Filaggrin eksikliği ile ilişkili egzamanın moleküler temelini aydınlatarak, bilim insanları artık hastalığın altında yatan nedeni ele alan hedefe yönelik tedaviler geliştirmek için daha donanımlıdır. Bu gelişme, egzamadan etkilenen milyonlarca insana umut vermekte, potansiyel olarak daha etkili tedavilere ve nihayetinde bir tedaviye yol açmaktadır.

İleri Okuma

Academic References

  • Palmer, C. N. A., Irvine, A. D., Terron-Kwiatkowski, A., Zhao, Y., Liao, H., Lee, S. P., … & McLean, W. H. I. (2006). Common loss-of-function variants of the epidermal barrier protein filaggrin are a major predisposing factor for atopic dermatitis. Nature Genetics, 38(4), 441-446.
  • Smith, F. J. D., Irvine, A. D., Terron-Kwiatkowski, A., Sandilands, A., Campbell, L. E., Zhao, Y., … & McLean, W. H. I. (2006). Loss-of-function mutations in the gene encoding filaggrin cause ichthyosis vulgaris. Nature Genetics, 38(3), 337-342.
  • Brown, S. J., & McLean, W. H. I. (2012). One remarkable molecule: filaggrin. Journal of Investigative Dermatology, 132(3 Pt 2), 751-762.
  • Sandilands, A., Sutherland, C., Irvine, A. D., & McLean, W. H. I. (2009). Filaggrin in the frontline: Role in skin barrier function and disease. Journal of Cell Science, 122(9), 1285-1294.
  • Reynold, N. J., & Goad, N. (2024). Unraveling the Pathophysiology of Eczema: The Role of Filaggrin Deficiency and Beyond. British Journal of Dermatology, In Press.
  • Martina S. Elias, BSc, Heather A. Long, PhD , Carla F. Newman, BSc, Paul A. Wilson, MSc, Andrew West, PhD, Paul J. McGill, BSc, Keith C. Wu, MRes, BM, BCh, PhD, Michael J. Donaldson, PhD, Nick J. Reynolds, BSc, MBBS, MD, FRCP Proteomic analysis of filaggrin deficiency identifies molecular signatures characteristic of atopic eczema The Journal Allergy And Clinical İmmunology May 2017 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jaci.2017.01.039

Laboratuvarda İşlevsel Canlı Deri Üretildi

Programlanmış iPS hücreleri — kullanarak, Japonya’da bulunan RIKEN Center for Developmental Biology’den  (RIKEN Gelişim Biyolojisi Merkezi) bilimciler Tokyo Üniversitesi ve başka enstitülerden araştırmacılarla birlikte, karmaşık deri dokusunu üretmeyi başardılar. Laboratuvar ortamında geliştirilen bu deri dokusu kıl kökleri ve yağ bezleri gibi yapıları da bulunduruyor. Gelişimi gerçekleştirdikten sonra eldeki bu üç boyutlu canlı deriyi yaşayan farelere implant eden araştırmacılar, yapılan gözlemlerde yapay dokunun kas lifleri ve sinirler gibi sistemlerle uyumlu bağlantılar kurduğunu tespit etti.

Biyomühendislik ürünü dokular üretmek üzere gerçekleştirilen ve bu konuyu irdeleyen teorik-pratik araştırmalar son yıllarda hem sayıca artmaya hem de önemli ve başarılı sonuçlar üretmeye başladı. Bununla birlikte aşılması gereken sorunlar da mevcut ve çözüm odaklı  incelemeler devam ediyor. Araştırmacılar tarafından nakil edilebilir düzlemlerin üzerinde epitel hücrelerden üretilen deri dokuları da, normal doku fonksiyonlarına sahip olmalarını engelleyecek biçimde, yağ-salgılayan bezler ve ter bezlerinden mahrum olarak gelişiyor.

Science Advances dergisinde yayımlanan çalışmada, araştırmacılar farelerin diş eti köklerinden hücreler alarak, bu hücrelere müdahale etti ve böylelikle kök hücre benzeri iPS hücrelerini üretmeyi başardı. Kültür ortamında, birbirine tutunmuş hücre kümesi haline gelen ve ’embryoid body’ şeklinde anılan yapı canlı bir vücutta gelişen embriyoyu kısmi olarak andıran bir oluşum haline geliyor. Araştırmacılar iPS’leri kullanarak belirli sinyal yollarını (Wnt10b) kullanarak ürettikleri bu yapılardan çok sayıda alarak bağışıklık sistemi hasarlı olan farelere naklederek bu canlılarda dokulara doğru farklılaşmalarını sağladı. Bu süreç, gerçek bir embriyonun izlediği biyolojik safhalarla benzer şekilde gerçekleşirken, bu farklılaşmanın ardından dokular bu farelerden alınarak başka farelere nakledildi ve burada dokular gerçek deri dokularına dönüşerek son halini aldı. Burada bahsedilen deri dokusu, asıl deri fonksiyonlarından sorumlu olan orta katmandır ve bu katmanda -yani üst ve alt deri katmanı arasında- yağ salgılama ve kıl folikülü yerleşimi gerçekleşmektedir. Araştırmanın olumlu sonuçlarından birisi olarak, yapay derinin fonksiyonlarını gerçekleştirmesini sağlayan uyumlu bağlantıları kurmayı başardığı kaydedildi.

Yukarıda parantez içinde bahsi geçen Wnt10b molekülü, bir sinyal proteindir ve gelişim biyolojisi çalışmalarında uyarıcı ve doğru gelişimi sağlayıcı unsur olarak sıklıkla kullanılmaktadır. Mevcut çalışmada ise çok sayıda kıl folikülü oluşmasını sağlayarak doğal dokuya daha fazla benzemesini sağlamıştır.

RIKEN Center for Developmental Biology’den Takashi Tsuji; bu yeni doku aktarımı tekniği ile yapay derinin zorunlu bir takım organlardan (kıl folikülü ve salgı bezleri) yoksun olarak gelişmesi sorununun üstesinden gelebildiklerini ve böylelikle kontrol ve regülasyon aşamalarının daha iyi işlev kazandığını açıkladı.

Keşfin en önemli uygulama alanlarından birisi olarak, yaralanmalar ve yanmalar sonucunda deri hasarı bulunan insanlar için kendi dokuları ile uyumlu yapay canlı deriler üretilmesi gösteriliyor.

Araştırma dahilinde oluşturulan ve elde edilen görseller için : http://www.riken.jp/en/pr/press/2016/20160402_1/


Kaynak :

  • Bilimfili,
  • Ryoji Takagi, Junko Ishimaru, Ayaka Sugawara, Koh-ei Toyoshima, Kentaro Ishida, Miho Ogawa, Kei Sakakibara, Kyosuke Asakawa, Akitoshi Kashiwakura, Masamitsu Oshima, Ryohei Minamide, Akio Sato, Toshihiro Yoshitake, Akira Takeda, Hiroshi Egusa & Takashi Tsuji. Bioengineering a 3D integumentary organ system from iPS cells using an in vivo transplantation model. Science Advances, March 2016 DOI:10.1126/sciadv.1500887

Gerçek Altıncı Hissiniz

Antik Yunan ve Aristo’dan beri temelde 5 duyumuz olduğu herkesçe bilinir. Bu beş duyu ile; çevremizi görür, duyar, koklar, dokunur tadarız. Peki size gizli bir süper gücünüz olduğunu söyleseydik?

Propriyosepsiyon Duyusu

Gözlerinizi kapayın ve avuç içiniz yukarı bakacak şekilde bir elinizi önünüze doğru uzatın. Muhtemelen diğer elinizi havada duran elinizin tam yanına getirebilirsiniz. Peki gözleriniz kapalı olduğu halde elinizin nerede olduğunu nasıl biliyorsunuz? Burada dokunma duyunuzun iş üstünde olduğu tahmininde bulunabilirsiniz, fakat aslında olan tam olarak bu değil.

Doğru cevap farklı bir yetiye ait: Birçoğumuzun hafife aldığı; altıncı hissimiz.

Propriyosepsiyon kelimesi Latince kökenli ve “kişinin kendini kavraması” anlamına gelen bir kelimedir. Propriyosepsiyon denen iç algımız; boşlukta bulunan uzuvlarımızın vücudumuzun geri kalanına göre nerede olduğunu bilme duyusudur.

Elinize bakmadan ve tam olarak nerede olduğunu görmemenize rağmen, bazı nesneleri tutabilir ve onları hareket ettirebilirsiniz.

Bu altıncı hissimiz; aslında basit bir duyu değildir. Vücudumuzun duruş pozisyonunu (ve onu değiştirmek için ne kadar efor harcanması gerektiğini) kestirebilmek için, beynimiz vücudumuz boyunca çalışan sayısız kaynaktan gelen bilgiye dayanır. Bunların arasında; kaslarda, tendonlarda, eklemlerde ve deride; çekmeye, harekete ve basınca duyarlı sinir uçları da vardır. Aynı zamanda, dengede durmamıza yardımcı olan iç kulağımızdaki vestibüler sistem de bu süreçte görev alır. Bu organlarımızdan gelen girdiler denge ve hareket koordinasyonumuzdan sorumlu beyin parçası olan beyinciği besler. Bilim insanları beynin bu girdileri direkt olarak diğer kaynaklardan gelen bilgilerle birleştirdiğini düşünüyorlar.

Peki propriyosepsiyonu anlamamız neden bu kadar önemli? 

Kısaca söyleyelim; çünkü gündelik yaşamımız için oldukça önemli. Çünkü propriyosepsiyon sayesinde bakmadan hareket edebiliriz. Karanlık bir odada olduğunuzu hayal edin. Propriyosepsiyonunuz olmadan hareket edemezsiniz, çünkü ayaklarınızı göremezsiniz.

Öte yandan; propriyosepyon çok karmaşık olmasından kaynaklı, kolayca aldatılabilir. Bunu kendiniz de deneyebilirsiniz. İşte size kendi başınıza deneyebileceğiniz bir test:

Pinokyo illüzyonu 

İşaret parmağınızı burnunuzun ucuna değdirin. Bir arkadaşınızdan telefonunun titreşimini çalıştırarak bisepsinize (burnunuza değdirdiğiniz kolunuzda) değdirmesini isteyin. Telefonun oluşturduğu bu titreşimler kas liflerinize gider ve gerildiğini düşünmeye sebep olur. Bu da kolunuzun yüzünüzden uzaklaştığı hissini verir ve burnunuza hala dokunduğunuz için de bu sinyaller beyninizde burnunuzun uzadığı algısını oluşturur.

Propriyosepsiyon aldatılabilir bir histir, fakat oldukça önemli bir histir. Bilim insanları; beynin, gelen bilgileri nasıl işlediği ve sentezlediğine dair çalışmalarını sürdürüyorlar. Ve bütün süper güçlerde olduğu gibi, bu gücün temelinde de hala çözülmeyi bekeleyen gizemler var. Kim bilir, belki bir gün, siz, bir “süper kahraman” olur ve propriyosepsiyonla ilgili her şeyi açığa çıkarırsınız.


Kaynakça: Bilimfili,
1- en.Wikipedia, “Proprioception”, https://en.wikipedia.org/wiki/Proprioception
2- Society for Neuroscience, “Your Sixth Sense”, https://www.youtube.com/watch?v=A1BVp5aivtA&list=PLUXnlfxIfR9-la3KEenkj1ZDrHqxUJkvt&index=3

Kronik İnflamasyon ile Göz Hücrelerinin Deriye Dönüşümü

EPFL (Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne – İsviçre)’den araştırmacılar kronik inflamasyon (iltihap, yangı) sebebiyle kök hücrelerin yeni (o bölge veya doku için) ve anormal hücre tiplerine dönüşebildiğini keşfetti. Metaplazi olarak bilinen bu fenomen, uzun süreli veya sürekli inflamasyon durumunda hastalık biçiminde kendini gösterebiliyor. Araştırma ile ortaya çıkan sonuçlar, daha yararlı ve verimli tedavi yöntemlerin geliştirilmesinin önünü açabilir.

Kronik inflamasyon, bağışıklık sistemini uzun süreler boyunca ‘açık’ veya ‘aktif’ konumda tutabilir. Bunun sonucunda da kanserden anormal yara iyileşmelerine kadar sayısız hastalığa sebep olabilmektedir. EPFL’den bilim insanları da bu listeye yeni bir sorunu keşfederek ekleme yaptı : kronik inflamasyon hücre tipini değiştirebilir; bu araştırma için göz hücreleri deri hücrelerine dönüştü. Araştırma tüm ayrıntıları ile Nature Cell Biology’de yayımlandı.

Birçok doku kendisi için bir kök hücre yatağı veya başka bir deyişle kaynağı bulundurur. Bu kök hücreler yeniden yapılanma, iyleşme, kendini iyileştirme gibi süreçlerde aktif olarak kullanılır. Bununla ilişkili olarak kronik inflamasyon durumunda ne olduğunu anlamak için EPFL’nin deneysel kanser araştırmaları merkezi olan enstitüsü Swiss Institute for Experimental Cancer Research (ISREC)’den Freddy Radtke önderliğindeki bir araştırma ekibi, farelerin korneasındaki kök hücreler üzerinde çalıştı. Bunun için de kronik inflamasyonu simüle edecek metotlar kullanılarak, flüoresan boyalar ile boyanan hücrelerden elde edilen verileri analiz edildi.

Araştırmacılar, korneada kök hücrelerin yakın çevresinin (komşu doku parçaları ve hücrelerin) katılaşarak sertliğin arttığını keşfetti. Bunun sebebi ise hem bağışıklık hücrelerinin varlığı hem de hücrelerin birbirine tutunmalarını ve yapıları, organları oluşturmalarını sağlayan madde miktarının artışı olarak kaydedildi.

Göz Hücreleri Deri Hücrelerine Dönüşüyor

Kornea kök hücreleri, diğer birçok hücre tipi gibi çevrelerindeki dokunun veya diğer hücrelerin sertliğini algılayabilecek ve kendisini buna uygun şekilde adapte edebilmesini sağlayan sensörlere sahiptir. Lafın kısası, eğer sertlikte değişme olursa hücreler buna tepki verir. Korneada ise araştırmacıların bulgularına göre; hücrelerin çevresinde sertliğin seviyesi bu kök hücrelerin farklı ve hatta yanlış yönde farklılaşarak olmamaları gereken hücre tiplerine dönüşmelerine sebep oluyor : normalde hücrelerin genetik yazılımları onların hangi hücre grubunu oluşturacaklarını veya bireysel olarak hangi hücre tipine dönüşeceklerini belirler.

Canlı yaşamındaki sınırsız sayıdaki eksik ve hatadan birisi olarak kök hücreler bu bölgede bölünerek kornea yerine deri hücrelerini oluşturuyorlar ve bu duruma maruz kalan farelerin kör olmasına sebep oluyor. İnsanlarda ise bu tip anormal doku değişimlerine ‘metaplazi’ denmektedir ve kronik inflamasyon ile ilişkilendirilmektedir. Radtke’nin açıklaması ise şöyle : “Çalışmamız, kronik inflamasyonun anormal kök hücre davranışlarını tetiklemesi ile ilgili önemli bir mekanizmayı ortaya çıkarıyor. Bu durum da kronik inflamasyon ile ilişkisi olan birçok hastalık açısından büyük tutarlılık gösteriyor. Yine buradan yola çıkarak yeni tedavi ve ilaçlar geliştirmek de mümkün.”


Kaynak :  Bilimfili, Craig S. Nowell, Pascal D. Odermatt, Luca Azzolin, Sylke Hohnel, Erwin F. Wagner, Georg E. Fantner, Matthias P. Lutolf, Yann Barrandon, Stefano Piccolo, Freddy Radtke. Chronic inflammation imposes aberrant cell fate in regenerating epithelia through mechanotransduction. Nature Cell Biology, 2015; DOI:10.1038/ncb3290