Bilim insanları, 80 yaşındaki bir kişinin kan hücrelerini moleküler yaşı 20'nin altında olan sinir kök hücrelerine dönüştürerek, laboratuvarda 60 yılı aşkın bir süreyi kapsayan hücresel yaşlanmayı tersine çevirdiler. Bu keşif, hücrelerin nasıl gençleştiğini araştırmak için yeni bir yol sunuyor ve araştırmacıların Alzheimer gibi yaşa bağlı hastalıkları daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir.
Almanya'daki bilim insanları, insan hücrelerinin moleküler yaşını önemli ölçüde tersine çevirmenin bir yolunu buldular ve 80 yaşındaki bir kişinin kan hücrelerini, yaş imzası 20 yıldan daha az olan kök hücrelere dönüştürdüler.
Bonn Üniversitesi Hastanesi ve Bonn Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, olgunlaşmamış kırmızı kan hücrelerini, sonunda beyin hücrelerine dönüşebilen nöral kök hücrelere yeniden programlayarak bu olağanüstü dönüşümü gerçekleştirdiler. Bu süreçte, yaşlanmayla ilişkili moleküler belirteçler etkili bir şekilde sıfırlandı ve hücreler moleküler düzeyde 60 yıldan fazla gençleşti.
Önceki yaklaşımların aksine, gençleşme kademeli olarak gerçekleşti ve bilim insanlarının değişiklikleri uzun bir süre boyunca takip etmelerine olanak sağladı. Bu daha yavaş süreç, hücresel yaşlanmanın nasıl tersine çevrilebileceği konusunda önemli ipuçları sağlayabilir ve potansiyel olarak araştırmacıların yaşlanmayla ilişkili hastalıklar için tedaviler araştırmalarına yardımcı olabilir.
Bulgular Aging Cell dergisinde yayınlandı.
Bilim İnsanları Kan Hücrelerini Beyin Kök Hücrelerine Nasıl Dönüştürüyor?
İnsan vücudu, hepsi tek bir döllenmiş yumurtadan kaynaklanan ve esasen aynı genetik talimatları taşıyan yüzlerce özelleşmiş hücre tipi içerir. Ancak hücreler geliştikçe, belirli roller üstlenirler. Normal şartlar altında, bir deri hücresi karaciğer hücresine dönüşemez ve bir kan hücresi sinir hücresi olamaz.
Modern laboratuvar teknikleri, bu biyolojik kısıtlamaların üstesinden gelmeyi mümkün kılmıştır. Bilim insanları artık belirli olgun hücreleri tamamen farklı kimlikler benimsemeleri için yeniden programlayabiliyorlar. Örneğin, deri hücreleri sinir dokusu üretebilen hücrelere dönüştürülebilir; bu yaklaşım, sonunda nörodejeneratif hastalıklar için tedavilere katkıda bulunabilir.
Bu süreç, genlerin nasıl aktive edildiğini düzenleyen transkripsiyon faktörleri adı verilen bir protein kombinasyonuna dayanmaktadır. Bu proteinler, bir hücrenin izlediği genetik talimatları değiştirerek gelişimini yeniden yönlendirebilir ve ona yeni bir hücresel kimlik kazandırabilir.
Bonn Üniversitesi Hastanesi'ndeki Rekonstrüktif Nörobiyoloji Enstitüsü Direktörü Prof. Dr. Oliver Brüstle, "Bu yöntemle, kırmızı kan hücresi öncüllerini doğrudan nöral kök hücrelere dönüştürdük" diye açıklıyor.
Bonn ekibinin daha önceki deneyleri, bu yaklaşımla üretilen sinir hücrelerinin, farelerin beyinlerine nakledildikten sonra mevcut nöronlarla başarılı bir şekilde bağlantı kurabildiğini zaten göstermişti.
Bilim İnsanları 60 Yılı Aşkın Süredir Hücresel Yaşlanmayı Tersine Çevirdi
En son araştırma, hücresel yeniden programlamanın özellikle ilgi çekici bir sonucuna odaklandı: moleküler yaşlanmanın dramatik bir şekilde tersine çevrilmesi.
Bonn Üniversitesi'ndeki Disiplinlerarası Araştırma Alanı (TRA) Yaşam ve Sağlık üyesi olan Brüstle, "Ancak mevcut çalışmamızda farklı bir olguya odaklandık: yani, hücrelerin yeniden programlama sırasında önemli ölçüde gençleştiği gözlemine" diye vurguluyor.
Hücrelerin ne kadar gençleştiğini belirlemek için araştırmacılar, özellikle epigenetik saatler olarak bilinen biyolojik belirteçler olmak üzere, moleküler saatlerini incelediler. Bu saatler, organizmalar yaşlandıkça biriken veya değişen DNA'daki kimyasal modifikasyonları analiz ederek bir hücrenin biyolojik yaşını tahmin eder.
Önemli olan, bu modifikasyonların DNA dizisini değiştirmemesidir. Bunun yerine, belirli genetik talimatların ne sıklıkla kullanıldığını etkilerler (epigenetik). Bu kalıplar yaşla birlikte tahmin edilebilir şekilde değiştiği için, bilim insanları bunları bir hücrenin moleküler düzeyde ne kadar yaşlı göründüğünü tahmin etmek için kullanabilirler.
Sonuçlar çarpıcıydı. Yeniden programlamadan sonra, 80 yaşındaki bir bireyden alınan hücreler, 20 yaşından daha genç birine karşılık gelen moleküler yaş imzaları sergiledi. Başka bir deyişle, süreç altmış yıldan fazla hücresel yaşlanmayı tersine çevirmişti.
Bilim insanı, "Ayrıca bu epigenetik gençleşmenin hücrelerin aslında genç hücreler gibi davranmasını sağladığını da biliyoruz" diyor.
Daha Yavaş Bir Gençleşme Süreci Yeni İpuçları Ortaya Çıkarıyor
Bilim insanları daha önce hücreleri yeniden programlamanın biyolojik yaşlarını sıfırlayabileceğini gözlemlemişlerdi. Ancak, bu etkinin daha önceki gösterimleri, iki ayrı aşama gerektiren daha karmaşık bir süreci içeriyordu.
İlk olarak, araştırmacılar mevcut bir hücreyi, örneğin bir kan hücresini, çok yönlü kök hücreye dönüştürüyorlardı. Bu çok yönlü hücreler, vücutta birçok farklı hücre tipine yol açabildikleri için neredeyse sınırsız gelişimsel "kariyer yoluna" sahiptirler.
Daha sonra, çok yönlü kök hücre, daha özelleşmiş ve sinir sisteminde bulunan hücreleri üretebilen bir nöral kök hücreye dönüştürülüyordu.
Bu geleneksel yaklaşım, gençleşmeyi nispeten hızlı bir şekilde gerçekleştiriyor ve meydana gelen tüm değişiklikleri incelemeyi zorlaştırıyor.
Bonn araştırmacıları ise bunun yerine çok yönlü aşamayı tamamen atladılar.
Brüstel, "Buna karşılık, kan hücrelerini doğrudan nöral kök hücrelere dönüştürdük - yani önce çok yönlü hücre aşamasından geçmeden," dedi. "Yaklaşımımızda, gençleşme kademeli olarak gerçekleşti ve 100 günden fazla süreyle takip edilebildi."
Araştırmacılar moleküler yaşta dramatik bir azalma gözlemlediler ve çalışma, 50 gün sonra yaklaşık 60 yıllık bir gençleşmeyi vurguladı. Süreç çok daha uzun bir süre devam ettiği için, bilim insanları sadece nihai sonucu gözlemlemek yerine, biyolojik değişiklikleri ortaya çıktıkça inceleyebildiler.
Hücresel Gençleşmenin Alzheimer Araştırmaları İçin Anlamı Ne Olabilir?
Hücrelerin kademeli olarak gençleşmesini izleme yeteneği, biyolojik yaşlanmayı kontrol eden mekanizmaları anlamaya çalışan bilim insanları için özellikle değerli olabilir.
Bu uzun süreli dönüşümü inceleyerek...
