Organoidler olarak bilinen hücre kümeleri beyni anlamamıza yardımcı oluyor ve en son sürüm, organoidlerin daha uzun yaşamasına yardımcı olmak için gerçekçi kan damarlarıyla donatılmış olarak geliyor.
Beyin organoitlerinin çoğunda kan hücreleri bulunmadığından kullanımları sınırlanıyor
Gelişen serebral korteksin (beynin düşünme, hafıza ve problem çözmeyle ilgili bölgesi) küçük bir versiyonu, gerçeğine çok benzeyen bir kan damarı sistemiyle birlikte bir laboratuvar kabında büyütüldü. Bu hücre kümesi bugüne kadar yaratılmış en ayrıntılı beyin organoitlerinden biridir ve beyne dair anlayışımızı derinleştirecektir.
Bazen “mini beyinler” olarak da adlandırılan beyin organoidleri, kök hücrelerin, onları hücre topları oluşturmaya ikna eden kimyasal işaretlerin bir karışımı içinde yıkanması yoluyla tipik olarak laboratuvar kaplarında yetiştirilir. Fetal veya yeni doğmuş beyinlere benzeyen bu beyin yapıları, ilk oluşturuldukları 2013 yılından bu yana otizm, şizofreni ve demans gibi durumlara yeni bakış açıları kazandırdı.
Ancak organoidlerin büyük bir kusuru var: Genellikle birkaç ay sonra ölmeye başlıyorlar. Bunun nedeni, tam boyutlu beyinlerin, oksijen ve besinleri taşımak için bir kan damarları ağıyla donatılmış olmasına rağmen, beyin organoitlerinin bunları yalnızca içinde büyüdükleri tabaktan emebilmesi ve en içteki hücreleri aç bırakmasıdır. Bu onların boyutlarını, karmaşıklıklarını ve gelişmekte olan beyne ne kadar benzediklerini sınırlar. Hollanda’daki Üniversite Tıp Merkezi Utrecht Beyin Merkezi’nden Lois Kistemaker, “Bu çok büyük bir sorun” diyor.
Bu sorunu çözmek için, San Francisco’daki Kaliforniya Üniversitesi’nden Ethan Winkler ve meslektaşları, gelişen serebral korteksi taklit ettikleri için “kortikal organoidler” adını verdikleri şeyi üretmek için iki ay boyunca laboratuvar kaplarında insan kök hücreleri yetiştirdiler. Ayrı olarak, kan damarı hücrelerinden oluşan organoidler yetiştirdiler ve bunlardan ikisini her bir kortikal organoidin karşıt uçlarına yerleştirdiler. Birkaç hafta sonra kan damarları minyatür beyinlere eşit şekilde yayıldı.
En önemlisi, organoidleri görüntüleyen araştırmacılar, kan damarlarının beyindekine oldukça benzeyen içi boş bir merkeze veya lümene sahip olduğunu ortaya çıkardı. Beyin organoitlerini ilk geliştiren Cambridge Üniversitesi’nden Madeline Lancaster, “Gerçek kan damarlarında bulacağınız gibi lümenli damar ağlarının gösterilmesi etkileyici” diyor. “Bu büyük bir adım.”
Kan damarlarını beyin organoitlerine dahil etmeye yönelik önceki çabalar, bu önemli ayrıntıyı yeniden üretmede başarısız oldu ve damarların organoidler boyunca eşit olmayan bir şekilde yayıldığını gördü. Dahası, önceki girişimlerle karşılaştırıldığında, bu yeni deneydeki damarlar, gerçek gelişmekte olan beyinlerde bulunanların fiziksel özelliklerine ve genetik aktivitesine daha çok benziyor ve Kistemaker, gelişmiş bir “kan-beyin bariyeri” – genellikle beyni istilacı patojenlerden koruyan ve aynı zamanda besinlerin ve atık ürünlerin geçmesine izin veren sınır – oluşturduğunu söylüyor.
Lancaster, bulguların birlikte, damarların organoidleri canlı tutmak için besin sıvısını taşıma şansının daha yüksek olduğunu gösterdiğini söylüyor. Lancaster, “Gerçekten işlevsel (kan damarları) olabilmek için, tıpkı kalbin yaptığı gibi kanı sürekli olarak pompalayacak bir yola ihtiyaçları var ve bunun yönlü bir şekilde olması gerekiyor, böylece taze oksijenli kan (veya kan benzeri bir ikame) oksijeni giderilmiş kan alınırken içeri giriyor,” diyor Lancaster. “Bundan hâlâ çok uzaktayız” diyor.
