Yazılar

,

Beyin Evriminin Ardındaki Genetik Anahtarlar

Merhaba arkadaşlar ben Mahir Karakaya. Bugün sizlere ilgi alanlarımdan nöroloji ve genetiğin kesiştiği bir konu olan nörojenez hakkında yapılan yeni ve heyecan verici bir çalışmayı anlatacağım.

UCLA araştırmacıları, insan nörojenezinde ilk gen düzenleme haritasını geliştirdi! Araştırmacılar beynimizin gelişimini yönlendiren ve bazı vakalarda hayatımızın ilerleyen dönemlerinde ortaya çıkabilecek çeşitli nörolojik bozukluklara ev sahipliği yapan faktörleri tespit ettiler.

Nörojenez, sinir kök hücrelerinin beyin hücresine dönüşmesiyle serebral korteksin genişlemesidir. Beynin en gelişmiş bölümü olan serebral korteks ise düşünme, algılama ve karmaşık iletişimden sorumludur. İnsan beyni serebral korteksinin büyüklüğü nedeniyle fare ve maymunlarınkinden farklıdır. Bilim insanları insan beyninin gelişmesini sağlayan moleküler ve hücresel mekanizmaları ve bunların insan bilincinde oynadıkları temel rolü anlamaya başlıyor.

 

İnsan beyninin bölgeleri renklendirilip isimlendirilmiş, serebral korteks ayrıca gösterilmiş.

İnsan beyninin bölümleri

 

Belirli zaman aralıklarında, beyin gelişimine beyin bölgelerindeki veya hücre tiplerindeki genlerin ifadesinin rehberlik ettiği biliniyor. Gen ifadesi ise kısaca DNA’daki talimatların bir protein gibi fonksiyonel bir ürüne dönüştürülme süreci, kilit anlarında açma-kapama anahtarı olarak işlev gören DNA bölümlerinin birçok seviyede düzenlenmesi olarak açıklanabilir. Bugüne kadar bu anahtarların nörojenez sırasında bir kromozom üzerindeki etkinliğini ve yerini belirten hiçbir harita mevcut değildi.

ATAC-seq adlı bir moleküler biyoloji tekniği kullanan UCLA araştırmacıları, genomun nörojenez sırasında aktif olan bölgelerini haritalandırmayı başardı. Elde ettikleri verileri beyin bölgelerindeki gen ifadesi verileriyle birleştirdiler. Araştırmacılar aynı zamanda kromozomların katlanma modelleri hakkında daha önce yayınlanmış verileri de kullandılar. Kromozomal katlanma kalıpları, genetik bilginin nasıl kodlandığını etkileyen bir faktördür. Birleştirilen bu veriler araştırmacıların nörojenezdeki anahtar genler için düzenleyici unsurları belirlemelerine yardımcı oldu. EOMES/Tbr2 adı verilen bir genin kapatıldığında ciddi beyin malformasyonları ile ilişkili olduğu anlaşıldı.

 Yani şunu söyleyebiliriz ki EOMES/Tbr2 geninin beyindeki arteriyovenöz malformasyonlarıyla ilişkisi anlaşıldığına göre artık yapılabilecek bir değişiklikle malformasyonların oluşumunu etkileyen faktörleri ortadan kaldırmak mümkün olabilir.

Araştırmacılar,düzenleyici anahtarların bir alt kümesinin düzenlemek ve daha sonra gen ifadesi ve nörojenez üzerindeki etkilerini değerlendirmek için hücre genomunun düzenlenmesini sağlayan bir teknik olan CRISPR teknolojisini kullanarak hedeflenen genlerin rollerini doğruladılar.

Araştırmacılar şizofreni, ADHD, depresyon ve nörositizm gibi yaşamın ilerleyen döneminde gelişebilen bazı psikiyatrik bozuklukların kökenlerini fetüsteki beyin gelişiminin en erken evrelerinde buldular. Bir insanın gelecekteki entelektüel yeteneklerinin bile nörojenez sırasında harekete geçtiğini belirttiler. Bu veriler ışığında aslında tüm biyolojik bilimlerin temelde genetiğe bağlandığını ve genetik(insan genom projesiyle birlikte) bilimiyle tüm bilinmeyenlere bir cevap verilebileceğini söyleyebiliriz.

Araştırmacılar ayrıca insan serebral korteksinin insan dışı primatlardan neden daha büyük olduğunu ortaya koyan önemli bir mekanizma keşfetti. Hücre bölünmesi de dahil olmak üzere önemli biyolojik süreci düzenleyen ve hücrelere spesifik görevler atayan fibroblast büyüme faktörü reseptörünün ekspresyonunu değiştiren bir genom dizisi tespit ettiler. Bu genom dizisinin insanda farelerdekilere ve insan dışı primatlardakilere göre daha aktif olduğunun anlaşılması insan beyninin neden daha büyük olduğunu açıklamamıza yardımcı oldu.

Herşey fetüste başlar! Bilimle kalın…

Referanslar ve İleri Okuma

  • Luis de la Torre-Ubieta, Jason L. Stein, Hyejung Won, Carli K. Opland, Dan Liang, Daning Lu, Daniel H. Geschwind. The Dynamic Landscape of Open Chromatin during Human Cortical NeurogenesisCell, 2018; DOI: 1016/j.cell.2017.12.014

 

Bir Biohacker’ın CRISPR Deneyimi – Barış Can Çakır

Merhaba arkadaşlar, ben Barış. Bugün sizlere son zamanlarda oldukça popüler olan CRISPR Gen Düzenleme Teknolojisi ile ilgili denk geldiğim ve beni oldukça şaşırtan bir haberden bahsetmek istiyorum. Genetik biliminin etik tartışmalarını bir kez daha gündeme getiren ve CRISPR yönteminin sınırlarını tekrar düşünmemizi sağlayan Josiah Zayner’ın yaptıklarına gelin birlikte bakalım.

Josiah Jayner masaya kolları dayanmış halde ve önünde çeşitli laboratuvar malzemeleriyle duruyor.

Josiah Zayner.

Biyokimyager ve NASA eski çalışanı olan Josiah, kendi DNA’sını değiştirdi ve bunu nasıl yaptığını adım adım blogunda anlattı! Kas dokusunun büyümesini durduran Myostatin genini, ön koluna enjekte ettiği CAS9 proteininin ve düzenlenmiş rehber RNA’nın yardımıyla DNA’sından çıkaran Zayner’ın, en azından teoride, kas dokusunda belirgin bir artışla karşılaşması bekleniyor. Çılgınca!

Blogunda, ‘’Bu deneyin amacı benim kas kütlemi arttırmak veya yöntemin %100 etkili olduğunu göstermek değildi. İnsanlığın değişiminin dönüm noktasındayız. İlerde kendi genomunu tıbbi sebeplerle, bilim için, spor için veya sadece canı sıkıldığı için değiştirecek yüzlerce insandan ilkiyim.’’ ifadelerine yer veren Zayner, bu deneyin kendi üzerinde yaptığı ilk deney olmadığını, daha önce de kendi üzerinde yaptığı bir deneyde başarıyla genomunu değiştirmeyi başardığını ifade etti.

Fotoğrafta elinde bir enjektör tutan Josiah Zayner görülüyor.

Josiah Zayner, enjekte etmek için hazırlık yapıyor.

Bilimin demokratikleşmesini ve ulaşılabilir olmasını,  insanların ‘kendi kendilerine genetik yapılarını değiştirebilmesini’ amaçlayan Zayner, ‘’Dünya tarihinde ilk kez, doğuştan sahip olduğumuz genlerin kölesi değiliz.’’ dedi.

Zayner’a tepkiler ise gecikmedi. University of Calgary’den tıbbi genetik uzmanı Dr. Aneal Khan, Zayner’ın ‘hedef dışı değişikler’ yüzünden kendini riske attığını ve bu çalışmaların insanlarda nasıl sonuç vereceğinin henüz kesin olarak bilinmediğini ifade etti.

Peki, Dr. Khan ‘hedef dışı etkiler’ diyerek neleri kast ediyor? Bunu anlamak için öncelikle CRISPR CAS9 mekanizmasında kullandığımız düzenlenmiş rehber RNA’nın işleyişinden ve sistemin ‘olası kötü sonuçlarından’ bahsetmemiz lazım.

Genlerimizi oluşturan nükleotidleri bir kolyedeki birbiri ardına dizilmiş boncuklara benzetebiliriz. CAS9 proteini ile bir nükleotidi değiştirmek oldukça hassas bir süreçtir ve her zaman istediğimiz nükleotidi değiştiremeyebiliriz. Kolyedeki siyah boncuğu değiştirmek isterken boncuğun yanındaki mavi veya yeşil boncukları değiştirebileceğimiz gibi siyaha oldukça benzeyen gri bir boncuğu da elimizde olmadan değiştirebiliriz. Böyle bir değişiklik sonunda kolyemiz istediğimiz gibi olmayacaktır. Genlerimizde yapacağımız bu değişiklerin sonucunda da böyle hatalar olabileceği ve bu hataların sonuçlarının kestirilemeyeceği için CRISPR’ın önündeki en büyük engellerden birini de bu belirsizlik oluşturuyor diyebiliriz.

Aynı zamanda ‘genetik mühendisliği kitleri’ satan bir şirketin sahibi olan Zayner, “Yapmaya çalıştığımız şey, genetik mühendisliği teknolojisini insanlar için erişilebilir hale getirmek. İnsanların bu teknolojiyi akıllı telefonlarından bir uygulamayı kullanır gibi kullanabilmelerini istiyoruz.” diyor ve garajındaki laboratuvarında çalışmalarını sürdürüyor.

Bilim dünyasının yükselen değeri CRISPR pek çok artısıyla birlikte yukarıda bahsettiğim bazı eksileri de barındırıyor. Çeşitli otoritelerin CRISPR ile ilgili yaptığı düzenlemeler bulunsa da henüz ‘biohack’ için bir düzenleme veya kanun mevcut değil. Tarihte bilim insanları kendi üzerlerinde oldukça fazla deney yapmış olsalar da günümüz şartlarında insanların kendi üzerinde CRISPR gibi çok yeni ve sonuçlarını henüz yeterince gözleyemediğimiz yöntemlerle deneyler yapabilir olması beni endişelendiriyor. Gelecekte bu tarz girişimlerin hem ulaşılabilir hem kontrol edilebilir olmasının hepimiz için hem ‘eğlenceli’ hem de farklı bir deneyim olacağına inanıyorum, ancak o günler gelene kadar CRISPR araştırmacılarının bizlere daha çok veri sunmasını beklememizde fayda var.

Bilimle kalın…

Referanslar;

Etkinlikler

Sonuç Bulunamadı

Üzgünüz, hiç bir gönderi kriterinizle eşleşmedi