Tümüyle İmplant Edilebilir Biyonik Göz Denemeleri Başladı

Avustralyalı bilim adamları hastalara günümüz görme iyileştirilmesi teknolojilerinden bir kaç kat daha iyi görme sağlayacağını bekledikleri  yeni bir biyonik göz sistemi denemelerine başladılar. New South Wales Üniversitesi (UNSW) mühendisleri tarafından geliştirilen Phoenix99 biyonik gözü, tamamen implant bir sistem ve nöral uyarı teknolojisi sağlaması açısından dünyada bir ilktir. Cihaz, Sidney çevresinden seçkin cerrahi uzmanların olduğu bir ekip tarafından preklinik çalışma olarak başarılı bir şekilde kanıtlanmıştır. Son zamanlarda alınan fon desteği de, bilim adamlarına bir sonraki aşama olan insanlara  implantasyonda katkıda bulunacaktır.

“İlk denemede gerçekten çok heyecanlıydık, çünkü bu teknolojiyi ve implantasyon teknik çalışmalarını kanıtladı.” , dedi sistemin mucitlerinden biri olan Gregg Suaning: “Hastalar teknolojiyi kullanmayı kohlear kulak implantı taşıyan bir kişinin elektriksel impulsları duymayı ‘öğrendiği’ şekilde ‘öğrenmektedir’.”

New South Wales Üniversitesi ’ndeki ekip retinitis pigmentosa (genç yaşta körlüğe yol açan sebeplerden biri-tavuk karası) ve yaşa bağımlı maküler dejenerasyonu olan insanların görme yeteneğini iyileştirmek amacıyla 1997’den beri biyonik göz araştırmaları yapmaktadır.

Retinitis pigmentosa dünya üzerinde yaklaşık 2 milyon kişiyi etkileyen dejeneratif bir durumdur. Çoğunlukla hastaların 30’lu yaşlarında görülen bu durum, 10 yıl içerisinde tamamen körlüğe sebep olabilmektedir. Her ne kadar ilaç tedavisi ile bu süreç yavaşlatılsa da bu tedavi çok pahalı ve gelişmiş ülkelerde bulunabilmektedir ve bilimadamları da bu dejenerasyonu nasıl geri çevireceklerini hala bilmemektedirler.

Fakat retinitis pigmentosadan etkilenmiş insanların görmesini iyileştirmenin bir yolu biyonik görme ile olabilecekti ve  ekibin bir kısmı olan UNSW mühendisleri,2012’de erken bir deneme olarak retinitis pigmentosalı 3 hastada kısmen implante edilebilen prototip cihazı yaptı.

Bu prototip hasta kullanıcıların fosfen olarak adlandırılan ışık spotlarını görmesini sağlayan 24 elektrod dizilimi içeren harici bir elektronikti. Özel kameraların yardımıyla, kullanıcılar ayrıca uzaklık hissini, objeler yaklaşırken fosfenlerin daha parlak görülmesinden anlayabiliyordu.

“Bu harika bir şey,” dedi implant sahiplerinden biri Dianne Ashworth, “Ne kadar çok kullanırsam o kadar doğal hissettiriyor.”

Bu erken prototipe kıyasla, araştırmacıların hastalarda denemeye başladıkları yeni Phoenix99 cihazı tamemen implante edilebilirdir ve bir önceki teknolojiden kaydadeğer biçimde daha iyi bir görmeye olanak sağlayacağı beklenilmektedir.

Suaning ve ortağı diğer mucit Nigel Lovell, Phoenix99’u iki seneye kadar yaklaşık bir düzine hastaya yerleştirmeyi planlamaktadır. Biyonik göz implantasyon ameliyatı yaklaşık 2-3 saat sürmektedir. İmplantın tek işareti olan güç ve veriyi cihaza ileten küçük disk, kulağın arkasına yerleştirilmekte ve bu da elektriksel impulsları gözün arkasına göndermektedir.

Kullanıcı ayrıca küçük bir kamerası olan gözlük takmaktadır. Hastanın retinasındaki sinir hücrelerinin uyarılmasının belirlenmesine yardım etmek için görüntüler kamera tarafından yakalanmakta, sinyaller beyinde görme korteksine gönderilmektedir.

Araştırmacılara göre,oluşturdukları biyonik göz sistemi, dünya çapında retinitis pigmentosadan etkilenmiş milyonlarca hastaya ek olarak milyonlarca daha yaşa bağlı maküler dejenerasyonu olan hastaların görmesini iyileştirme potansiyeline sahiptir. Bu araştırma dünya çapında neredeyse 200 milyon insanın hayatını değiştirebilecektir.

Click here to display content from YouTube.
Learn more in YouTube’s privacy policy.

Kaynak:

  1. GerçekBilim
  2. ScienceAlert 
  3. engineering.unsw.edu.au
  4. UNSW

AOX adlı bir enzimin mitokondri hastalıklarında kullanımı ihtimali araştırılıyor

AOX, insanda olsa ne olur?’ sorusunun cevabına adım adım yaklaşılıyor

Finlandiya’nın Tampere ve Helsinki Üniversiteleri’nde, Prof. Dr. Howy Jacobs önderliğinde alternatif oksidaz (AOX) adlı bir enzimin mitokondri hastalıklarında kullanımı ihtimali araştırılıyor.

Bu araştırmalar henüz erken safhada olduğundan bunu bir tedavi yöntemi olarak önermeseler de, günümüzün gen aktarım teknikleri sayesinde ‘AOX, insanda olsa ne olur?’ sorusunun cevabına adım adım yaklaşılıyor.

Araştırma ekibinin içinde Finlandiya’nın Tampere Üniversitesi’nden Dr. Çağrı Yalgın da var. Başta bu araştırma, mitokondri hastalıkları ve yaygınlığı üzerine  Dr. Yalgın’a  sorduğumuz  sorular ve T24 için aldığımız yanıtlar şöyle:

– Mitokondri nedir?

 

Mitokondri, her hücremizde yüzlercesi, hatta binlercesi bulunan bir ‘organcık’. Örneğin Şekil 1’deki elektron mikroskop görüntülerinde solda bir hücredeki bütün mitokondriler, ortada yakından tekil mitokondriler, sağda ise çok yakından tek bir mitokondrinin içi görülüyor.

Hücrenin enerji ihtiyacını bu organcıklar karşılıyor. Yediğimiz gıdalar önce sindirim sistemimizce küçük parçalarına ayrılıyor, hücre içine girdikten sonra ise mitokondriler tarafından yakılıyor ve çıkan enerji kimyasal olarak depolanıyor.

 

– Mitokondrilerdeki arızalar bu süreçleri nasıl etkiliyor?

 

Kimi zaman enerji yetersizliğine, kimi zaman da açığa çıkan enerjinin kontrolden çıkmasına ve hücreye zarar vermesine sebep oluyor. (Kontrolden çıkmış bir nükleer santral gibi düşünün.) Bu olumsuz süreçler özellikle beyinimizin de dahil olduğu sinir sistemini etkiliyor. Beynimiz vücudumuzun ağırlıkça yüzde 2’sini oluşturur, ama kullandığımız enerjinin yüzde 20’sini tüketir. Bu yüzden, mitokondri arızalarının sebep olduğu enerji eksikliği öncelikle beyni etkiliyor olmalı diye düşünüyoruz.

 

– AOX?

 

Bu enzim kontrolden çıkan yüksek enerjili elektronları kontrol altına alabilecek özellikte. Ne var ki AOX insanlarda, hatta çoğu hayvanda yok. Bitkilerde ve basit hayvanlarda var, ama omurgalı hayvanların evriminden önce kaybolmuş. Neden kaybolduğunu bilmiyoruz. Ama en azından günümüzün gen aktarım teknikleri sayesinde bu enzim insanda olsa ne olur sorusunun cevabına adım adım yaklaşıyoruz.

 

Bunu sirke sineklerinde (Drosophila melanogaster) sınadık. Normalde sinekler kullandığımız tüplerde yukarı tırmanmak ister, biz de bunu sineğin hareket becerisini ölçmek için kullanıyoruz. Yalnızca sinir hücrelerinde mitokondri arızası taşıyan sinekler tırmanma becerilerini tamamen kaybettiler, tüpün zemininde halsiz bir şekilde yatıyorlardı. Bu arızaya ek olarak AOX taşıyan sinekler ise hareket becerilerini büyük oranda geri kazanmışlardı. Bunu sayılara dökünce yüksek dozda AOX’un daha çok, düşük dozda AOX’un ise daha az düzelme sağladığını gördük. Genetik olarak etkisizleştirilmiş AOX ise hiç düzelme sağlamadı. Ayrıntılar açık erişimli Scientific Reports dergisindeki makalemizde bulunabilir. Bu sonuçlar ümit vaat etse de tedavi olarak kullanılmaya başlaması için fareler gibi insana yakın hayvanlarda da yinelenmesi, klinik deneylerinin yapılması gibi süreçlerin tamamlanması gerekli.

 

– Mitokondri hastalıklarını araştırma çerçevesinde son yıllardaki teknoloji ve analiz tekniklerinde yaşanan atılımlar neler?

 

Dr Çağrı YalgınBu konudaki en önemli, ancak tartışmalı gelişme kuşkusuz mitokondri nakli. Mitokondrinin bir özelliği, hücre çekirdeğindekine ek olarak bir miktar DNA taşıması. Kendi proteinlerinin bir kısmını bu DNA’daki kodu okuyarak üretiyor. Ancak bu koddaki bazı değişiklikler bu proteinlerin üretimini, dolayısıyla mitokondrinin enerji üretimini ve dolayısıyla hücrenin sağlığını olumsuz etkiliyor. İşte mitokondri nakli, buna önerilen çözümlerden biri. Bu nakil için mitokondrileri sağlıklı bir bağışçı kadın gerekiyor. Bu kadından alınan bir yumurtanın çekirdeği çıkarılacak. Mitokondrileri arızalı annenin yumurtasından alınacak hücre çekirdeği (yani annenin DNA’sının neredeyse tamamı), bağışçının çekirdeksiz yumurtasına nakledilecek. Teknik olarak kolay değil, ancak hayvan yumurtaları üzerindeki deneylerde ortaya çıkan birçok sorunu çözerek sağlıklı hayvanlar meydana getirmeyi başaran bilim insanları şimdi bunu insanlarda denemek istiyor.

Ancak bu deneylere yönelik etik itirazlar var. Mitokondri kendi DNA’sını taşıdığı için mitokondri naklinin sonucu olarak çocuk anne ve babasınınkine ek olarak mitokondri bağışlayan bireyden genetik materyal taşıyor. Gerçi bu katkı çok ama çok küçük, ama toplumda tartışma oluşturmaya yetti.

 

– Ne gibi tartışmalar?

 

Doğacak çocuğun, anne-babasının ve bağışçının birbiriyle bağı üzerine tartışmalar. Çocuğun iki annesi mi olacak? Bağışçının çocukla bağı ne olacak? Maalesef basın bu sorulara, tedavinin tıbbi yararlarından ve risklerinden daha çok odaklandı. Konuyla ilgili birçok haber “üç ana-babalı bebekler geliyor” başlığıyla verildi ki maalesef bunu hâlâ görebiliyoruz.

 

– Konu üzerine sizin fikriniz ne?

 

İnsan mitokondrisi toplam 37 gen taşıyor. Üstelik bunlar bireyin kişiliğiyle değil, mitokondrinin kendi genetik işlemleriyle ve hücrenin enerji metabolizmasıyla ilgili genler. Kanımca bu kadar küçük genetik katkının tartışması, çocuğa sağlanabilecek büyük sağlık yararlarının önüne geçmemeli. Bireyin ağrısız, bağımsız ve sağlıklı bir hayat sürmesi mi önemli, yoksa genetik bilgisine yüzde 1’den az katkı yapmış üçüncü bir bireyin mahiyeti mi? Neyse ki Birleşik Krallık’ta Avam Kamarası bilim insanlarına ve etik uzmanlarına da danışarak geçen yıl insanlarda mitokondri nakli denemelerinin önünü açtı. Bunun diğerlerine emsal olmasını umuyorum.

Ancak mitokondri nakli her mitokondri hastalığına çare değil. Mitokondrinin kendi DNA’sında değil de içinde bulunduğu hücrenin DNA’sında meydana gelmiş mutasyonların da mitokondriyi etkilemesi mümkün. Bu hallerde mitokondri nakli yararsız olacağından elimizdeki AOX gibi yöntemlerin de geliştirilmesinde yarar var.

Bunun yanı sıra CRISPR ve TALEN gibi yeni genom düzeltme teknikleri de bu konuda gelişme sağlayabilir. Örneğin geçen yıl Salk Enstitüsü’nden Izpisua Belmonte’nin ekibi fareler üzerinde kullandıkları böyle bir yöntemin kısmi başarısını bildirdi. Bununla bireyin hayat kalitesinin kısmen dahi olsa iyileştirilmesi, son derece olumlu bir adım olacak.

 

– Bu hastalıklar ne kadar yaygın?

 

Toplamda her 5000 kişiden birinin bir mitokondri bozukluğundan etkilendiği hesaplanıyor. Bu etkiler birçok zaman sinir sistemi üzerinde olsa da aslında her organı etkileyebiliyor.

Mitokondriler babadan değil, yalnızca anneden çocuğa geçtiğinden bu hastalıklar da anneden çocuğa geçiyor.

Her birey farklı oranda etkilenebiliyor. Bahsettiğim gibi bir hücrede yüzlerce mitokondri var, ve bunların ne kadarının arızalı, ne kadarının sağlıklı olduğu hastalığın şiddetini belirliyor.

 

– Üzerinde çalıştığınız başka problemler neler?

 

Laboratuvarımızdaki araştırmacılar büyük oranda bu projeye odaklanmış durumda. AOX’un mitokondri ve enerji metabolizmasına yönelik diğer bozukluklarda kullanımını araştırıyorlar.

Bunun yanı sıra bahsettiğim araştırmaların daha ayrıntılılarını yapıyoruz. Mesela, tam olarak hangi sinir hücrelerindeki mitokondri arızası nedeniyle yukarıda bahsettiğim sinekler hareket güçlüğü çekiyor? AOX nasıl fayda ediyor da bu sinekler yeniden hareket edebilmeye başlıyor? Bu soruların cevaplarını araştırmak için sirke sinekleri iyi bir model. Çünkü birçok deney bu hayvanlarla daha çabuk ve daha ucuza yapılabiliyor. Buradan aldığımız olumlu sonuçları, fare gibi memeli hayvanlarda tekrarlamayı umuyoruz.

 

Dr. Çağrı Yalgın kimdir?

 

Bornova Anadolu Lisesi’nden ve Marmara Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden mezun oldu. Sinir gelişimi alanındaki doktora çalışmalarını Tokyo yakınlarındaki RIKEN Beyin Bilimleri Enstitüsü’nde yaptı. Şu anda Finlandiya’nın Tampere Üniversitesi’nde mitokondri hastalıklarının sinirsel etkilerini genetik yöntemler ile araştırıyor.

Kaynak:

  1. T24
  2. Ana Andjelković, Marcos T. Oliveira, Giuseppe Cannino, Cagri Yalgin, Praveen K. Dhandapani, Eric Dufour, Pierre Rustin, Marten Szibor, and Howard T. Jacobsa, Diiron centre mutations in Ciona intestinalis alternative oxidase abolish enzymatic activity and prevent rescue of cytochrome oxidase deficiency in flies Sci Rep. 2015; 5: 18295. Published online 2015 Dec 17. doi: 10.1038/srep18295

Farelerde gen terapisi ile duyma kaybı giderildi

Genetik olan insan sağırlığını tedavi etmekte atılan yeni bir adım olarak, bilim insanları gen terapisi kullanarak farelerdeki duyma bozukluğunu kısmen de olsa gidermeyi başardı.

Genetik duyma kaybı yaşayan bazı fareler, Science Translational Medicine‘da yayımlanan makaleye göre, mutantgenlerinin çalışan kopyaları verildikten sonra seslere tepkiler vermeye başladılar. Farelerin mutant genleri, insanda kalıtsal olan sağırlıktan sorumlu olan genlere denk geliyor ve bu da bilim insanlarının gelecekte insanda uygulanabilecek terapiler için çalışmanın son derece önemli olduğunu düşündürüyor.

Kulaktaki sese duyarlı ‘işitme kılları’ (kıl şeklindeki hücreler) sesi işleyerek beynin algılayabileceği bilgiler haline getirmekle görevlidir. Düzgün çalışmaları için spesifik proteinler gerekmektedir ve bu proteinin sentezlenmesi düzeyinde gerçekleşen genetik ve epigenetik değişimler sağırlığa sebep olabilmektedir. Buna sebep olan mmutasyonlardan iki tanesinin etkileri ile savaşmak üzere araştırmacılar, sağır bebek farelerin kulaklarına sağlam genler eklenmiş virüsler enjekte etti. Virüsler işitme kıllarından bazılarına enfekte ederek, onlara sağlam genleri geçirmeyi başardı.

Araştırma ekibi bu terapiyi iki ayrı sağırlığa sebep olan mutasyon üzerinde de denedi. Bir ay gibi kısa bir süre içinde mutasyonlardan birine sahip olan farelerin ( sayısal olarak farelerin yarısı) duymaya bağlı beyin dalgasıaktiviteleri ve yüksek ses verildiğinde sıçramaları gibi tepkileri gözlemlendi.

gen-terapisi-ile-duyma-kaybi-giderildi1-bilimfilicom

HÜCRELERİ KURTARMAK : Ses algılayıcı hücrelerin ( parlak yeşil ) hızlıca ölmesine sebep olan şey bir mutasyondur. Görselin sağ tarafındaki fotoğraflarda da görülebileceği gibi bu hücreler gen terapisi ile kurtarılabiliyor. İç kulaktaki iki ayrı noktanın fotoğrafları alt sıra ve üst sırayı ayrı ayrı oluşturuyor.  Görsel : C. ASKEW ET AL/SCIENCE TRANSLATIONAL MEDICINE 2015

Mutasyonlardan ikincisine sahip olan fareler ise tedaviden sonra seslere herhangi bir tepki üretmediler. Ne var ki gen terapisi onların da işitme kıllarına yardımcı oldu ve normalde mutasyondan dolayı hızla ölmekte olan hücrelerin yaşamasını sağladı.

Sağırlığı giderilen fareler ise kısmi bir iyileşme sağladı. Temel duyma işlevini yerine getiren işitme kıllarının çoğu yeni ve mutant olmayan genleri kabul etti. Ancak sesi güçlendirip artıran işitme kıllarının ise küçük bir kısmı bu viral kargoyu kabul etti. Araştırmacılara göre dışta kalan hücrelerin tedaviye cevap vermesi çok da kolay değil ama en azından içerde kalanların ses transmisyonunun çoğunu kontrol etmesi terapinin işe yaramasını kolaylaştırıyor.

Araştırmacılar birgün doğru virüsü tespit ederek tam olarak kusursuz genetik informasyonu yükleyip tüm işitme kıllarında gerçekleşecek olan ve tam iyileşmeyi sağlayacak yöntemi geliştirmeyi umut ediyor. Ekibin en öncelikli amacı viral enfeksiyon oranını geliştirip, yöntemin uzun zaman periyotları boyunca etkili olup olmayacağına bakmak. İnsandaki hastalık tedavilerinde virüslerin geçerli bir yol olduğu ve gen terapilerinde kullanıldığı da hali hazırda biliniyor.

Sağırlık daha birçok genetik bozukluktan kaynaklanıyor olabilir ve her biri için ayrı bir gen terapisinin ayrı ‘en uygun’ yöntemleri tespit edilmek üzere çalışmalar gerekiyor. Ancak mevcut çalışma gen terapisi ile sağırlığın tedavisinin mümkün olduğunu göstermesi açısından dahi çok büyük bir önem taşıyor.

 


Referans : C. Askew et al. Tmc gene therapy restores auditory function in deaf mice. Science Translational Medicine. Vol. 7, July 8, 2015, p. 108. doi: 10.1126/scitranslmed.aab1996

Kaynak : Bilimfili, ScienceNews Website, Gene therapy restores hearing in mice, https://www.sciencenews.org/article/gene-therapy-restores-hearing-mice