İnsan Beyin Organoidleri Otizm Spektrum Bozukluğu Tedavilerinin Test Edilmesine Yardımcı Olabilir Mi?

Bilim insanları, çoğu otizm spektrum bozukluğunun karmaşık, çok faktörlü bir genetik bileşeni olduğunu ve bu durumun da spesifik tedavileri bulmayı zorlaştırdığını belirtmişler, Rett sendromunun bir istisna olduğunu ifade etmişlerdir. Bozukluğun bu formuyla doğan bebekler, özellikle MECP2 geninde mutasyonlara sahip olmakla birlikte bu da beyin gelişiminde, esas olarak kadınları etkileyen ciddi bir bozukluğa neden olmaktadır. Bilim insanları yine de hala bir tedavi olmadığını ve mevcut tedavilerin semptomları hafifletmeyi amaçlamasına karşın temel nedeni ele almadığını vurgulamışlardır. California Üniversitesi San Diego Tıp Fakültesi ve Sanford Rejeneratif Tıp Konsorsiyumu'ndaki araştırmacılar, hastalığı daha iyi incelemek için işlevsel MECP2 geninden yoksun kök hücreden türetilen beyin organoidlerini ("mini beyinler" olarak da adlandırılır) kullandıklarını bildirmişlerdir. Ekip, EMBO Moleküler Tıp'ta 8 Aralık 2020'de yayınlanan bir çalışmada, MECP2 geninin noksanlığından kaynaklanan eksiklikleri gideren iki ilaç adayı belirlemişlerdir. Çalışmada bu bileşiklerin kalsiyum seviyelerini, nörotransmiter üretimini ve elektriksel dürtü aktivitesini eski haline getirerek Rett sendromu beyin organoidlerini normale yakın hale getirdiği gözlemlenmiştir. UC San Diego Tıp Fakültesi'nde pediatri ve hücresel ve moleküler tıp profesörü olan kıdemli yazar Alysson R. Muotri, Rett sendromuna neden olan gen mutasyonunun on yıllar önce keşfedildiğini, ancak tedavisindeki ilerleme, en azından kısmen, fare modeli çalışmalarının insanlara tercüme edilmediği için geciktiğini ifade etmiştir. Muotri, bu çalışmanın, insan beynini daha iyi taklit eden bir modele duyulan ihtiyaç tarafından yönlendirildiğini belirtmiştir. Beyin organoidleri, laboratuvarda insan beyninin yönlerini temsil eden 3 boyutlu hücresel modeller olarak tanımlanmaktadır. Bu organoidler, araştırmacıların insan gelişimini izlemelerine, hastalığa yol açan moleküler olayları çözmelerine ve yeni tedavileri test etmelerine yardımcı olmaktadır.

Rett sendromlu hastalardan türetilmiş indüklenmiş pluripotent kök hücreleri

UC San Diego'da, Brezilya Zika virüsünün ciddi doğum kusurlarına neden olabileceğine dair ilk doğrudan deneysel kanıtı üretmek ve mevcut HIV ilaçlarını başka bir nadir, kalıtsal nörolojik bozukluğu tedavisinde yeniden kullanmak için beyin organoidleri kullanıldığı bildirilmiştir. Muotri ve ekibi ayrıca mikro yerçekiminin beyin gelişimi üzerindeki etkisini ve belki de Dünya'nın ötesindeki insan yaşamı umutlarını test etmek için beyin organoidlerini Uluslararası Uzay İstasyonu'na göndermiştir. Uzmanlar organoidlerin mükemmel kopyalar olmadığını ve organoidlerin kan damarları gibi diğer organ sistemleriyle bağlantıları bulunmadığını belirtmişlerdir. Muotri'nin ekibi geçtiğimiz günlerde beyin organoid oluşturma sürecini prematüre bebeklerin elektriksel dürtü modellerine uyacak şekilde optimize ettiklerini ve bunun onları gerçek insan beynine her zamankinden daha fazla benzemelerini sağladığını bildirmişlerdir. Son çalışmada, araştırmacılar bu yeni protokolü, Rett sendromlu hastalardan türetilmiş indüklenmiş pluripotent kök hücreleri (iPSC'ler) kullanarak fonksiyonel beyin organoidleri için uygulamışlardır. Ekip, bulgularını doğrulamak için yapay olarak MECP2 geninden yoksun beyin organoidlerini ve hatta kadın hastalarda tipik olarak görülen mozaik modelini taklit etmek için mutasyona uğramış ve kontrol hücrelerini karıştırdıklarını bildirmişlerdir. Aynı zamanda UC San Diego Kök Hücre Programı direktörü ve Sanford Rejeneratif Tıp Konsorsiyumu üyesi olan Muotri, nörobilim alanında, kesin hedeflere ulaşan oldukça spesifik ilaçlar arama ve karmaşık bir hastalık için tek bir ilaç kullanma eğilimi olduğunu ifade etmiştir. Muotri, ancak bunu, çok yönlü tedavilerin kullanıldığı diğer birçok karmaşık bozukluk için yapmadıklarını, aynı şekilde, burada hiçbir hedefin tüm sorunları çözmediğini belirtmiştir. Ayrıca Muotri, HIV ve kanser tedavisinde başarılı olduğu gibi, ilaç kokteylleri açısından düşünmeye başlamaları gerektiğini de sözlerine eklemiştir.