Bilim insanları, zebra balığına ait sinir hücrelerinin ayrıntılı bir atlasını oluşturmayı başardı. Bu özel balıkların, kopan bir omuriliği nasıl tamamen iyileştirdiğini gösteren bu atlas, insanlardaki omurilik zedelenmelerinde iyileştirme stratejilerinin geliştirilmesine yönelik önemli ipuçları sunabilir. Bulgular, Ağustos ayında Nature Communications dergisinde yayımlanan bir çalışmada detaylandırılmıştır.
Kök Hücreler: Tek Başlarına Değil
Popüler Science Türkçe’de yer alan çalışmanın ayrıntılarına göre, ufak ve şeffaf zebra balıkları, kopmuş bir omuriliği tamamen iyileştirebilen elit bir omurgalı grubuna aittir. Bu grubun diğer üyeleri arasında semenderler, aksolotlar ve yılanbalığı benzeri bofa balıkları gibi kuyruklu yüzergezerler bulunmaktadır. İnsanlarda omurilik zedelenmesi, hayatı köklü bir şekilde değiştirebilir ve kalıcı his ya da hareket kaybına yol açabilir. Bunun temel sebeplerinden biri, hasar gören nöronların sıklıkla tamamen ölmesidir.
Bir zebra balığı omuriliği hasar gördüğünde, hasarlı nöronlar hücresel işlevlerini değiştirerek çarpıcı bir yanıt verir. Bu nöronlar, iyileşme süreçlerini yönetirken yeni ve merkezi bir rol üstlenirler. Bilim insanları, zebra balığı nöronlarının omurilik hasarından sağ kurtulabileceğini bilse de, yeni araştırma bunun nasıl gerçekleştiğini ortaya koyuyor. Kopan nöronların hayatta kalması ve uyum sağlaması, omuriliğin tamamen yeniden oluşması için bir zorunluluktur.
Bir diğer dikkat çekici durum ise, yeni nöronlar oluşturabilen ve genellikle yenilenmede merkezi rol oynadığı düşünülen kök hücrelerin burada daha tamamlayıcı bir rol oynamasıdır. Bu noktada, hasar önleyen farklı bir nöron takımı öne çıkmaktadır. St. Louis – Washington Üniversitesi Tıp Fakültesinde çalışan makale yazarı ve gelişimsel biyolog Mayssa Mokalled, “İnsanlarda ulaşmaya çalıştığımız nöral onarımın tümü olmasa bile çoğunun zebra balıklarında doğal şekilde gerçekleştiğini keşfettik” diyor ve ekliyor: “Yaptığımız şaşırtıcı gözlem, hasarın hemen sonrasında nöronsal açıdan kuvvetli koruma ve onarım mekanizmalarının gerçekleştiği yönündeydi.”
Koruyucu Mekanizmalar ve Yenilenme Süreci
Araştırma ekibi, bu koruyucu mekanizmaların öncelikle nöronların hasardan sağ çıkmasına olanak sağladığını düşünüyor. Ardından, “spontane plastisite” veya işlevlerinde esneklik gösteriyorlar. Bu durum, zebra balıklarının tam iyileşme için gereken yeni nöronları tekrar oluşturması için zaman kazandırıyor. “Çalışmamızda, insanlar ve diğer memelilerde bu tür bir plastisiteyi teşvik etmeye yardımcı olacak genetik hedefler belirledik” diyor Mokalled.
Araştırma ekibi, yenilenmede görev alan çeşitli hücre tiplerinin evrimleşen rollerini detaylarıyla gösterirken, hasar gören nöronların esnekliği ve hasardan sonra hemen tekrar yeniden programlanma kabiliyetlerinin, bir omuriliğin tamamen yeniden oluşması için gereken olay zincirini başlattığını keşfetmiştir. Hasardan kurtulan nöronlar devre dışı kalırsa, yenileyici kök hücreler hâlâ orada bulunmasına rağmen balıklar normal yüzme kabiliyetlerini yeniden kazanamaz.
Toksik Nöronlar ve İnsanlarda Düzensizlik
İnsanlar ve diğer memelilerde omuriliği oluşturan uzun hat kesildiğinde veya ezildiğinde, nöronları öldüren bir toksisite olayları zinciri başlıyor ve omurilik ortamı, onarım mekanizmalarına karşı toksik ve düşman hale geliyor. Bu nöronsal toksisite, insanlardaki omurilik zedelenmelerine tedavi uygulamak amacıyla kök hücrelerden faydalanma girişimlerinin neden bu denli olumsuz sonuçlar doğurduğunun arkasındaki bazı sebepleri açıklayabilir. Yeni makalede, insanlardaki omurilik zedelenmelerini iyileştirmede uygulanacak yeni yöntemlerin kök hücrelerle yenilenmeye odaklanmak yerine, hasar gören nöronları ölümden kurtarmakla başlaması gerektiği ileri sürülmektedir.
Mokalled, “Diğer hücrelere bağlantıları olmayan nöronlar hayatta kalmıyor” diyor ve ekliyor: “Zebra balıklarında kopan nöronların hasar stresinin üstesinden, esneklikleri sayesinde hasarın hemen sonrasında yeni bölgesel bağlantılar kurabilmeleri sayesinde gelebildiklerini düşünüyoruz. Araştırmamız, bunun zaman kazandıran ve nöronları ölümden koruyup, sistemin nöronsal devreyi korumasına olanak sağlarken ana omuriliği inşa eden ve yeniden oluşturan geçici bir mekanizma olduğunu akla getiriyor.”
Memeli nöronlarında bu iyileşme kapasitesinin mevcut olduğu ancak etkin olmadığını gösteren bazı bulgular bulunmaktadır. Araştırma ekibine göre yeni terapilere giden yol, bu iyileşme potansiyelinin keşfedilmesi olabilir. “Zebra balıklarındaki bu koruyucu süreci yöneten genleri belirlemenin, insanlardaki nöronları omurilik zedelenmelerinden sonra gördüğümüz hücre ölümü dalgalarından korumanın yollarını bulmamıza yardımcı olacağını ümit ediyoruz. Bu genlerin versiyonları insan genomunda da mevcut” diyor Mokalled.
Çalışmada nöronlara odaklanılmışsa da, omurilik yenilenmesi son derece karmaşık bir süreçtir. Gelecekteki çalışmalar, muhtemelen bu yeni hücre atlasına dalarak, diğer hücre tiplerinin omurilik yenilenmesindeki rollerini anlamaya çalışacaktır. Araştırma ekibi, omuriliğin yeniden oluşması sırasında bağışıklık hücrelerine ek olarak glia adı verilen ve nöronsal olmayan bazı hücre tiplerinin de işlevlerine özel ilgi göstermektedir. Zebra balıklarındaki bulguların, fare ve insanlardaki sinir dokularında gerçekleşen olaylarla karşılaştırıldığı araştırmalar da devam etmektedir.
