Bilim
Biyomedikal Mühendislerden Beyin Organoidi Geliştirildi
Beyin Organoidlerinde Yeni Dönem
Beyin organoidleri genellikle beynin yalnızca belirli bölgelerini taklit etmek için yetiştirilir; tamamını kapsayan organoidler ise şimdiye kadar mümkün değildi. Laboratuvar ortamında pluripotent insan kök hücrelerinden türetilen bu kültürler, bilinçli olmasalar da öğrenme ve hafıza gibi bazı bilişsel işlevleri barındıran ilkel "zihinler" gibi çalışıyor.
İlk başta sadece iki boyutlu olarak geliştirilen organoidler, günümüzde üç boyutlu yapılarıyla basit Pong oyunlarını oynayabilen ve küçük robotları kontrol edebilen seviyeye geldi. Bu gösteriler sadece etkileyici laboratuvar hileleri değil; bu özelleştirilebilir hücre toplulukları, nöropsikiyatrik araştırmalar, beyin-bilgisayar arayüzleri ve hatta tamamen yeni bir yapay zekâ türü olan organoid zekâ için büyük potansiyel taşıyor. Ancak bu alandaki ilerlemeler, genellikle yeterince karmaşık modellerin eksikliği nedeniyle sınırlı kalmıştı.
Tüm Beyin Gelişimini İzlemek Artık Mümkün
Çalışmanın başyazarı biyomedikal mühendisi Annie Kathuria, “Çoğu beyin organoidi yalnızca tek bir beyin bölgesine odaklanıyor—örneğin korteks, arka beyin ya da orta beyin gibi,” diyerek bu sınırlamaya dikkat çekiyor.
“Gelişimsel ya da psikiyatrik hastalıkları anlamak istiyorsak insan hücreleriyle çalışmamız gerekiyor. Ama bir kişiye gidip ‘Beynini inceleyebilir miyim?’ diyemezsiniz. Tüm beyin organoidleri, hastalıkların nasıl geliştiğini gerçek zamanlı izlememizi ve kişiye özel tedaviler geliştirmemizi sağlıyor.”
Yıllar süren deneylerin ardından Kathuria ve ekibi, çok bölgeli beyin organoidleri (MRBO) adını verdikleri yapıları üretmeyi başardı. Önce farklı beyin bölgelerinden sinir hücreleri ve temel kan damarları laboratuvar ortamında ayrı ayrı üretildi. Ardından, bu bölgeler özel bir “biyolojik süper yapıştırıcı” ile birbirine bağlandı. Bu bağlantılar sayesinde organoidler tek bir ağ gibi davranarak elektriksel aktivite üretmeye başladı.
Çalışmada ayrıca, beynin çevresini saran ve moleküler geçişleri kontrol eden kan-beyin bariyerinin erken bir formunun da oluştuğu gözlemlendi.
İnsan Beynine Yakın, Küçük Ama Güçlü
Her bir MRBO, yalnızca 6–7 milyon nöron içeriyor. Karşılaştırmak gerekirse, yetişkin bir insan beyninde bu sayı on milyarlar düzeyindedir. Ancak bu organoidler, erken fetal beyin gelişiminde görülen hücrelerin yaklaşık %80’ine sahip. Bu da onları araştırma açısından benzersiz bir fırsat haline getiriyor.Örneğin, deneysel ilaç testlerinde MRBO'lar kullanılarak başarı oranı artırılabilir. Johns Hopkins ekibine göre, ilaçların %85–90’ı Faz 1 klinik denemelerinde başarısız oluyor. Bu oran, nöropsikiyatrik ilaçlarda %96’ya kadar çıkıyor. Bunun başlıca nedeni, erken aşama testlerde hâlâ çoğunlukla hayvan modellerinin kullanılması. Ancak laboratuvar fareleri yerine, insan beynine daha çok benzeyen organoidler kullanmak, sonuçları daha doğru ve hızlı hale getirebilir.
“Siz şizofreni, otizm ya da Alzheimer’dan bahsediyorsanız, bunlar sadece beynin bir kısmını değil, tamamını etkiliyor,” diyen Kathuria, sözlerini şöyle tamamladı: “Eğer gelişimin erken evresinde neler ters gidiyor anlayabilirsek, ilaç taramaları için yeni hedefler bulmamız mümkün olabilir.”
