Sinirbilim alanında önemli bir gelişme daha yaşandı. Johns Hopkins Üniversitesi’nden araştırmacılar, insan beyninin farklı bölgelerini bir araya getiren ilk “tam beyin organoidini” üretmeyi başardı. Laboratuvar ortamında geliştirilen bu minyatür beyin modeli, gelecekte nörolojik hastalıkların daha iyi anlaşılmasını ve tedavi yöntemlerinin gelişmesini mümkün kılabilir.

Organoidler, kök hücrelerden elde edilerek geliştirilen ve gerçek organları küçük ölçekte taklit edebilen yapılar. Şimdiye kadar beyin organoidleri genellikle sadece beynin bir bölgesini, örneğin yalnızca korteksi veya arka beyni içerecek şekilde oluşturuluyordu. Ancak bu yeni çalışmada, araştırma ekibi korteks, orta beyin ve arka beyin bölgelerini bir araya getirmenin yanı sıra, bu yapılar arasına kan damarlarını oluşturan hücreleri de entegre etmeyi başardı. Ortaya çıkan sonuç: kan dolaşımını da taklit edebilen, daha bütüncül bir beyin modeli.

Çalışmanın başındaki isim olan Dr. Annie Kathuria, araştırmanın başlangıcında böyle bir organoid geliştirmeyi hedeflemediklerini söylüyor. Laboratuvar ortamında yapılan hücre kültürü çalışmaları sırasında bu yapının ortaya çıkışı bir anlamda tesadüfi olmuş. “Bilimde pek çok keşif böyle olur” diyen Kathuria, farklı hücreleri ayrı ayrı büyüttükten sonra uygun zamanlamayla birleştirdiklerinde bu kompleks yapının kendiliğinden şekillenmeye başladığını belirtiyor.

Araştırma ekibi bu süreci bir tür mühendislik problemi gibi ele almış. Beynin farklı bölgelerine ait hücreler ve damar oluşumunu sağlayan öncül hücreler, önce ayrı ortamlarda büyütülmüş. Daha sonra bu parçalar, hücreleri birbirine bağlayan özel proteinlerle bir araya getirilmiş. Bu yapı büyüdükçe, sinir hücreleri arasında bağlantılar kurulmuş ve elektriksel sinyaller gözlemlenmeye başlanmış. Aynı zamanda, temel bir kan-beyin bariyerinin oluştuğu da tespit edilmiş.

Dr. Kathuria’ya göre geliştirilen bu organoid, yaklaşık 40 günlük bir fetal beyinle %80 oranında benzerlik gösteriyor. İçeriğinde nöronlar, astrositler ve diğer temel beyin hücrelerinin yer aldığı bu modelin en büyük farkı, tüm beyin bölgelerini ve basit bir dolaşım sistemini bir arada barındırması.

Bu organoidlerin kısa vadede en fazla katkı sağlayabileceği alanlardan biri, nörogelişimsel ve nörolojik bozukluklara yönelik yeni ilaçların geliştirilmesi. Özellikle otizmin genetik kökenleri ya da şizofrenide görülen damarlanma problemleri gibi karmaşık konuların laboratuvar ortamında daha yakından incelenebilmesi, tedaviye yönelik ilerlemeleri hızlandırabilir. Ayrıca, nöropsikiyatrik ilaçlarda klinik denemelerde başarısızlık oranının oldukça yüksek olması (yaklaşık %96) nedeniyle, bu tür insan benzeri organoidler deney hayvanı kullanımına da bir alternatif sunabilir.

Uzun vadede ise, kişiye özel beyin modelleri ile bireye özgü tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi hayal olmaktan çıkabilir. Ancak bu noktaya gelmeden önce, bu tür karmaşık organoidlerin üretiminin daha da geliştirilmesi ve standartlaştırılması gerekiyor.

Söz konusu çalışma, Advanced Science dergisinde yayımlandı.