İnsan beyni gibi milyonlarca nörona sahip yapay beyin, şizofreni, otizm, Alzheimer gibi hastalıkların anlaşılması için kullanılacak.
ABD’deki Johns Hopkins Üniversitesinden bilim insanları, nöral dokular ve kan damarlarına sahip yeni bir tam beyin organoidi geliştirdi. Advanced Science dergisinde yayınlanan araştırmadaki organoid, her bölgesi birbirine bağlı ve uyum içinde hareket eden ilk yapay organlardan.
Çalışmanın baş yazarı Yrd. Doç. Dr. Annie Kathuria, üniversitenin biyomedikal mühendisliği bölümünde beyin gelişimi ve nöropsikiyatrik bozukluklar üzerine çalışıyor. Tam bir beyin organoidi oluşturmak için Kathuria ve ekibi önce nöral hücreler ve kan damarlarını laboratuvar kaplarında ayrı ayrı yetiştirdi.
Araştırmacılar daha sonra bu parçaları yapışkan proteinlerle birleştirerek dokuların bağlantı kurmasını sağladı. Dokular bir araya geldikçe elektriksel aktivite üretmeye ve bir ağ gibi tepki vermeye başladı.
Çok bölgeli mini beyin organoidi, geniş bir yelpazede nöron hücre tiplerini korudu. Bu organoid, 40 günlük bir insan fetüsünün beynine benzer özellikler gösterdi. İnsan beyninin erken gelişim evrelerinde görülen hücre tiplerinin yaklaşık yüzde 80’i, laboratuvarda üretilen bu mini beyinlerde eşit şekilde bulundu.
Gerçek bir beyne kıyasla çok daha küçük olan bu organoidlerde nöron sayısı daha az; yetişkin beyninde on milyarlarca nöron varken, bunlarda 6-7 milyon nöron mevcut. Ancak yine de beyin gelişimini incelemek için büyük önem taşıyor.
Araştırmacılar ayrıca erken bir kan-beyin bariyeri oluşumunu gözlemledi. Bu bariyer, beyni saran ve hangi moleküllerin geçebileceğini kontrol eden bir hücre tabakası.
Baş yazar Kathuria, geliştirdikleri organoidin diğerlerinden farkını anlattı:
“Makalelerde gördüğünüz çoğu beyin organoidi tek bir beyin bölgesini temsil ediyor, örneğin korteks, arka beyin veya orta beyin gibi. Biz ilkel bir tam beyin organoidi yetiştirdik; buna çok bölgeli beyin organoidi (MRBO) diyoruz.”
Hastalıkların gelişimi gerçek zamanlı incelenebilecek
Kathuria, nörogelişimsel veya nöropsikiyatrik bozuklukları anlamak için insan hücreleri üzerinde çalışmak gerektiğini ancak bunun mümkün olmadığını söyledi. Bu noktada devreye giren tam beyin organoidleri ise, bozuklukların gerçek zamanlı olarak gelişimini izlemeye, tedavilerin işe yarayıp yaramadığını gözlemlemeye ve hatta kişiye özel tedaviler geliştirmeye olanak tanıyabilir.
Araştırma ekibine göre, tam beyin organoidlerinin ilaçların test aşamasında kullanılması halinde, klinik deneylerin başarı oranı artabilir. Klinik deneylerin yaklaşık yüzde 85-90’ı Faz 1 aşamasında başarısız oluyor. Nöropsikiyatrik ilaçlarda bu oran yüzde 96’ya kadar çıkıyor. Bunun nedeniyse, ilaç geliştirmelerinde çoğunlukla hayvan modellerinin kullanılması. Tam beyin organoidleri, insan beyninin doğal gelişimine daha yakın olduğu için daha iyi test modelleri olabilir.
Bu nedenle, şizofreni, otizm ve Alzheimer gibi hastalıkları anlama ve ilaç geliştirme konusunda bu organoidlerin başarıyı artırabileceği ileri sürülüyor.
Kaynak: ScienceDaily
