Etiket: genetik mutasyonlar

Yayım tarihi

Organoidlerin Potansiyelinin Ortaya Çıkarılması: İnsan Beyni Gelişimi ve Etik Hususlar Hakkında İçgörüler

On yıl önce çığır açan bir gelişmeyle Jürgen Knoblich ve Viyana’daki ekibi, laboratuvarda kök hücrelerden yetiştirilen organlara benzeyen 3 boyutlu yapılar olan insan beyni organoidlerini başarıyla büyüttü. Araştırmaları, beynin ortalamadan küçük olduğu bir durum olan mikrosefali gelişiminin haritasını çıkarmaya odaklandı. Organoidler, özellikle insanlarda organ gelişimine ilişkin benzersiz bilgiler sunuyor ve araştırmacıların hayvan modellerinde bulunmayan süreçleri incelemesine olanak tanıyor.

Ancak Knoblich, “mini beyin” teriminin yanıltıcı olduğunu ve etik kaygıları tetiklediğini vurguluyor. Organoidler minyatür beyinler değil, araştırma amacıyla beyin gelişiminin belirli yönlerinin yeniden yaratılmasıdır. Knoblich bu terimin kullanılmamasını tavsiye ediyor ve organoid araştırmasının doğası hakkında açık bir iletişimin gerekliliğini vurguluyor.

Organoidlerin incelenmesi, insanlara özgü olan ve diğer hayvanlarda gözlemlenmeyen süreçler de dahil olmak üzere insan organ gelişimi hakkında değerli bilgiler sağlar. İnsanlarda hastalıklara neden olan bazı genetik mutasyonlar hayvan deneyleri yoluyla incelenemez, bu da organoidleri bu durumları anlamak için çok önemli bir araç haline getirir.

Knoblich, insan ve fare beyinleri arasındaki farklılıkların altını çiziyor; bunlar arasında insan beynindeki daha uzun gelişim süresi ve daha fazla sayıda sinir hücresi yer alıyor. Bireysel sinir hücrelerinin karmaşıklığı da türler arasında farklılık gösteriyor. Araştırmacılar hayvan modelleri yerine organoidleri kullanarak hayvan deneylerine olan ihtiyacı önleyebilir veya azaltabilir, ancak hayvan deneylerinin tamamen ortadan kaldırılması şu anda tüm araştırma alanlarında uygulanabilir veya sorumlu değildir.

Sonuç olarak, organoidlerin geliştirilmesi insan organ gelişimi ve hastalıklarının incelenmesi için yeni olanaklar yaratmıştır. Organoidler belirli araştırma alanlarında avantajlar sunarken, hayvan modellerinin yerine geçecek bir araç olarak değil, karmaşık biyolojik süreçlere ilişkin anlayışımızı geliştirmemize katkıda bulunan tamamlayıcı araçlar olarak görülmelidir.

Kaynak: Lancaster MA, Renner M, Martin CA, Wenzel D, Bicknell LS, Hurles ME, Homfray T, Penninger JM, Jackson AP, Knoblich JA. Cerebral organoids model human brain development and microcephaly. Nature. 2013 Sep 19;501(7467):373-9. doi: 10.1038/nature12517. Epub 2013 Aug 28. PMID: 23995685; PMCID: PMC3817409.

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

Open video directly
Yayım tarihi

İki Babalı Bebekler Gerçek Oluyor

Bilim insanları ilk kez aynı cinsten iki kişinin dışarıdan yumurta transferi ya da sperm bağışlanmasına gerek  olmadan bebek sahibi olabileceğinin mümkün olduğunu gösterdi.  Bu gelişmenin öngörülen en büyük etkisi bebek sahibi olmak isteyen homoseksüel çiftlerin de bu isteklerini gerçekleştirebilmeleri; ancak bununla birlikte kısırlık nedeniyle bebek sahibi olamayan çiftlerin de bu metottan yararlanması bekleniyor.

Cambridge University’de yapılan yeni çalışma, fare deri hücrelerinin yumurta ve spermin öncül hücreleri olan primordiyal germ hücrelerine dönüştürülmesi ile bebek farelerin dünyaya getirildiği önceki çalışmaların üzerine eklendiği bir çalışma niteliğinde. İnsan biyolojik materyallerinin kullanılarak sürecin tekrarlanması ise çalışma ekibi için büyük bir zorluktu; fakat bugün beş farklı insan denekten insan primordiyal germ hücreleri ve beş farklı embriyodan kök hücre üretimi başarılmış durumda; yani erken dönem insan kök hücreleri petri kabında üretilebildi.

Bu süreçte aynı zamanda, kök hücrelerde meydana gelen epigenetik mutasyonların silinebildiği keşfedildi. Bu da,hücrenin yeniden oluştuğunu ve yeniden programlandığı; vücudun diğer hücreleri yaşlanıp genetik hatalar biriktirdiği halde kök hücrelerde bunun geçerli olmadığı anlamına gelmekte. Hiçbir mutasyonun aktarılmadığını söyleyemeyiz; ancak çoğu zaman bu mutasyonlar aktarılmıyor.

Geleneksel olmayan üreme teknolojisi alanında çığır açan bir ilk gelişme 1978 yılında ilk tüp bebeğin dünyaya gelişiydi.

Bu çalışmanın anahtarı niteliğindeki veri ise fare çalışması üzerinde hiç etkisi olmadığı görülen ve bu yüzden göz ardı edilen SOX17 geniydi. Fakat çalışma ekibi sonradan SOX17 geninin insan deri hücrelerinin primordiyal kök hücrelerine dönüşmesi için yeniden programlanması sürecinde çok büyük öneme sahip olduğunu fark etti.

Bugün, bu sürecin yürütülmesi ile 2 yıl gibi kısa bir süre içinde sağlıklı bebeklerin oluşabileceğinden kendilerinden emin bir şekilde bahsetmekteler. Kök hücre gelişmesi kısırlığın anlaşılması ve ona uygulanacak tedaviler için de çok büyük öneme sahip. Çok uzun bir zaman alacak olsa da, çocuklukta kan kanseri tedavisi gibi tedaviler görmüş ve bu yüzden kısırlık sorunu yaşayan insanlar için kendi çocuklarına sahip olmanın önünü açacak bir yol olarak görülüyor.

Pek tabii ki, bu tip bir uygulama etik bazı engellere takılacaktır, aynı daha önce üç ebeveynden alınan DNA’lar kullanılarak doğumu sağlanan kız çocuğu gibi.. Ancak ekip, tekniğin yalnızca üreme için geçerli olmadığını da belirtti. Kullanılan hücreler genetik mutasyonlar açısından çok temiz bir durumda olduğu için, yaşlandıkça hücrelerimizin nasıl değişiklikler gösterdiğini daha iyi anlamamızı da sağlayabilecek. Bu durum ise epigenetik mutasyonları nasıl sileceğimizi de gösterebilir.

Şu an gelinen noktada henüz bulunan tekniğin, medikal olarak üreme yöntemlerimizi değiştirecek bir yol olup olmadığını bilemiyoruz. Ancak bebek sahibi olamayan insanların ve kısırların içinde bulunduğu durumu düzeltme potansiyeli taşıyan tek yol olduğu da aşikar. Etik tartışmaları bir yana bırakırsak mükemmel bir şey olduğunu kabul etmeliyiz.

Görsel: Petri kabında döllenmeye yakından bakış – Dabarti CGI / Shutterstock

Referans:

  • Bilimfili,
  • ScienceAlert
  • Naoko Irie, Leehee Weinberger, Walfred W.C. Tang, Toshihiro Kobayashi, Sergey Viukov, Yair S. Manor, Sabine Dietmann, Jacob H. Hanna, M. Azim Surani SOX17 Is a Critical Specifier of Human Primordial Germ Cell Fate Cell Volume 160, Issues 1-2, p253–268, 15 January 2015 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.013
Yayım tarihi

Genetik olarak memeliler babaya çekiyor

Annenizi çok andırıyor hatta aynı onun gibi davranıyor olabilirsiniz; ancak yapılan yeni bir çalışma memelilerin genetik olarak babalarına daha çok benzediği sonucunu ortaya çıkardı. Spesifik olmak gerekirse, araştırma her ne kadar ebeveynlerimizden aldığımız genetik mutasyon miktarı eşit olsa da bizi biz yapan mutasyonların çoğunu babalarımızdan aldığımızı gösteriyor.
Nature Genetics‘te yayınlanan makalede, kalıtımla kazanılan özelliklerin anneden ya da babadan alınmasına bağlı olarak  memelilerde birçok farklı sonuca ulaşabildiği gösteriliyor.  Bu buluş, insan genetiğinin keşfi için yeni bir kapı açması bakımından istisnai yeni bir araştırma. Ebeveyn kaynaklı kalıtımın gözlemlendiği 95 gen biliniyor ve  “izi kalmış, damga basılmış” anlamlarına gelen “imprinted gen”ler olarak adlandırılıyor. Bu genler mutasyonun annesel ya da babasal olarak kalıtılmasına bağlı olarak çeşitli hastalıkların ortaya çıkışında rol oynayabiliyor. Bugün, yapılan bu yeni çalışma ile “imprinted” genlerden farklı binlerce ayrı genin ebeveyn-kaynaklı olma etkisine sahip olduğu anlaşılmış durumda.

Bu araştırma için anahtar niteliğindeki şey ise dünyadaki en geniş genetik çeşitlilik yelpazesine sahip fare popülasyonunun bulunduğu Collaborative Cross oldu.  Geleneksel laboratuvar fareleri genetik çeşitlilik bakımından son derece kısıtlı olduğundan insan genetiği hastalığı çalışmalarında da aynı şekilde kısıtlı bir kullanıma sahiplerdi.

Gen ekspresyonu DNA’yı, hücrede birçok farklı fonksiyona sahip proteinlere dönüştüren bir mekanizma olduğundan, insan sağlığı için büyük öneme sahip. Gen ekspresyonunu değiştiren mutasyonlar bu nedenle “düzenleyici” mutasyonlar olarak adlandırılmakta. Bu tarz genetik çeşitlilikler diyabet, kardiyovasküler hastalıklar,nörolojik rahatsızlıklar gibi yalnızca bir genin ekspresyonundaki değişiklikten değil yüzlerce, hatta binlerce gendeki ekspresyon farklılığından kaynaklanan hastalıkların temelini oluşturmakta.

Bu çalışma için ekip, farklı kıtalar üzerinde evrilmiş alt türlerden gelen, genetik olarak farklı fare türleri seçti ve her bir türün aynı anda anne ve baba olarak kullanıldığı çiftleştirmeler ile dokuz farklı çeşit hibrid jenerasyon elde etti. Bu fareler yetişkinliğe eriştiğinde 4 farklı dokunun beyindeki RNA dizilemesi dahil gen ekspresyonunu ölçtüler. Sonrasında ise, her bir gen için, ekspresyonun ne kadarının annenin genomundan ne kadarının babanınkinden geldiğini sayılara döktü.

Sonuçlar, genlerimizin yaklaşık % 80 gibi büyük bir oranda çoğunluğunun gen ekspresyonunda farklılıklar yaratan değişkenlere sahip olduğunu göstermekte. İşte tam bu noktada, yüzlerce gende genom düzeyinde babadan kalıtıma yatkınlık şeklinde bir dengesizlik gözlendi. Bu dengesizlik beynindeki gen ekspresyonu ciddi şekilde babasınınkine benzeyen yeni nesiller olarak karşımıza çıkmakta.

Buradaki gen tanılama (ekspresyon) seviyesi anne ya da babaya bağlı bir değişken. Bugün memelilerin babadan kalıtımsal olarak çok fazla genetik çeşitlilik geliştirdi biliniyor. Düşünün ki, bir mutasyon kötü bir etkiye sahip. Eğer anneden geliyorsa babadan geldiğindeki kadar çok gen ekspresyonu gerçekleşmeyecek. Elbette iki türlü de hastalık yapıcı bir etkisi olacağı kesin olurdu.

Bu tip genetik mutasyonlar , çalışıldıkça önümüzdeki gen yüzyılında son derece yol gösterici, hastalık modellemede ve tedaviler üretmekte kalıcı etkiler bıırakarak etkili olacaktır.

Görsel :  © millaf / Fotolia
Referans  :    James J Crowley, Vasyl Zhabotynsky, Wei Sun, Shunping Huang, Isa Kemal Pakatci, Yunjung Kim, Jeremy R Wang, Andrew P Morgan, John D Calaway, David L Aylor, Zaining Yun, Timothy A Bell, Ryan J Buus, Mark E Calaway, John P Didion, Terry J Gooch, Stephanie D Hansen, Nashiya N Robinson, Ginger D Shaw, Jason S Spence, Corey R Quackenbush, Cordelia J Barrick, Randal J Nonneman, Kyungsu Kim, James Xenakis, Yuying Xie, William Valdar, Alan B Lenarcic, Wei Wang, Catherine E Welsh, Chen-Ping Fu, Zhaojun Zhang, James Holt, Zhishan Guo, David W Threadgill, Lisa M Tarantino, Darla R Miller, Fei Zou, Leonard McMillan, Patrick F Sullivan, Fernando Pardo-Manuel de Villena. Analyses of allele-specific gene expression in highly divergent mouse crosses identifies pervasive allelic imbalance. Nature Genetics, 2015; DOI: 10.1038/ng.3222

Kaynak :  Bilimfili, ScienceDaily 

WordPress gururla sunar