Dünyada birinci: Laboratuvarda üretilen insan embriyosu kendi organlarını oluşturdu

Çinli araştırmacılar, laboratuvar ortamında geliştirilen insan embriyo modeliyle rejeneratif tıp alanında dikkat çeken bir muvaffakiyete imza attı. Araştırma grubu, insan gelişiminin en kritik evrelerinden biri olan gastrulasyon sürecini yüksek doğrulukla taklit edebilen yeni bir embriyo-disk modeli geliştirdi. Çalışmada oluşturulan biyomühendislik eseri modellerin yüzde 80’inden fazlası temel gelişim süreçlerini muvaffakiyetle tekrar oluştururken hudut sistemi, bağırsak, kalp ve çeşitli organların öncül yapılarını geliştirebildi. Bilim insanları, bu yaklaşımın gelecekte laboratuvarda organ üretimi ve doku onarımına yönelik araştırmalar için kıymetli bir temel oluşturabileceğini pahalandırıyor.

Laboratuvarda geliştirilen embriyo modeli rejeneratif tıpta yeni bir periyodun kapısını aralıyor

Araştırmanın merkezinde yer alan yenilik, bugüne kadar embriyo modellerinin aşmakta zorlandığı biyolojik bir pürüzün çözülmesine dayanıyor. Kök hücreler teorik olarak bedendeki çabucak her hücre tipine dönüşebilse de, bu dönüşümün gerçek vakitte ve hakikat pozisyonda gerçekleşmesini sağlamak epey karmaşık bir süreç olarak kabul ediliyor. Evvelki laboratuvar modellerinde hücrelerin gelişimi birden fazla vakit denetimsiz ilerliyor ve gerçek insan embriyosundaki tertibi tam olarak yansıtamıyordu. Yeni model ise hücrelerin doğal gelişim sırasını daha başarılı biçimde takip ederek biyolojik süreci gerçeğe daha yakın halde simüle etmeyi başardı.

Çalışmanın en kıymetli evrelerinden biri gastrulasyon sürecinin modellenmesi oldu. İnsan gelişiminde döllenmeden sonraki yaklaşık 14 ile 21’inci günler arasında gerçekleşen bu evre, embriyonun tek katmanlı bir hücre yapısından üç boyutlu ve çok katmanlı bir organizmaya dönüşmesini sağlıyor. Bu dönüşüm sırasında endoderm, mezoderm ve ektoderm ismi verilen üç temel doku katmanı oluşuyor. Daha sonra gelişecek olan hudut sistemi, kaslar, iç organlar ve öteki tüm dokular bu katmanlardan ortaya çıkıyor. Bu sebeple bilim insanları gastrulasyonu, insan gelişiminin temel mimarisinin oluşturulduğu devir olarak tanımlıyor.

Araştırmayı yürüten grup, bu karmaşık süreci muvaffakiyetle tekrar oluşturabilmek için son yıllarda süratle gelişen uzamsal biyoloji yaklaşımından yararlandı. Bu prosedür, hücrelerin sadece hangi hücre tipine dönüşeceğini değil, tıpkı vakitte gelişim sırasında nerede bulunacağını ve birbirleriyle nasıl etkileşim kuracağını da denetim etmeye odaklanıyor. Hücrelerin gerçek pozisyonlandırılması sayesinde organ gelişiminin birinci kademelerini yönlendiren biyolojik sinyaller çok daha doğal halde ortaya çıkabildi.

Araştırmacılar geliştirdikleri yeni yapılara “disk-gastruloid” ismini verdi. Bu embriyo modelleri, evvelki çalışmaların başaramadığı halde ilkel çizgi gibisi yapılar oluşturmayı başardı. İlkel çizgi, embriyonun gelişim planını belirleyen ve hücrelerin hangi dokulara dönüşeceğini yönlendiren en kritik yapılardan biri olarak kabul ediliyor. Bu yapının oluşmasının akabinde araştırmacılar, hücrelerin gerçek insan embriyolarında görüldüğü üzere disk yüzeyi boyunca göç ettiğini gözlemledi. Bu gelişim modeli, laboratuvar ortamındaki sistemin doğal embriyolojik sürece değerli ölçüde yaklaştığını gösteren temel bulgulardan biri olarak bedellendiriliyor.

Çalışmada elde edilen sonuçlar sadece gelişim sürecinin taklit edilmesiyle hudutlu kalmadı. Araştırmacılar, oluşturulan modellerde sinir tüpü öncülleri, ilkel bağırsak yapısı, akciğer, karaciğer ve pankreasın gelişimine temel oluşturan hücre kümeleri ile ritmik biçimde kasılabilen ilkel bir kalp odasının oluştuğunu gözlemledi. Ayrıyeten gerçekleştirilen tek hücre tahlilleri, biyomühendislik eseri modellerin hücresel tertibinin yaklaşık 21 günlük insan embriyosuyla büyük ölçüde benzerlik gösterdiğini ortaya koydu. Bu bulgular, geliştirilen sistemin evvelki embriyo modellerine kıyasla çok daha kapsamlı bir biyolojik doğruluk sunduğuna işaret ediyor.

Araştırmanın baş müellifi Yu Leqian, geliştirilen platformun gelecekte büyük ölçekli organ tohumu hücrelerinin laboratuvar ortamında üretilmesine katkı sağlayabileceğini belirtiyor. Bununla birlikte araştırmacılar, bu çalışmanın direkt laboratuvarda tam fonksiyonel insan organlarının üretildiği manasına gelmediğinin de altını çiziyor. Organ nakli gayesiyle kullanılabilecek karmaşık organların geliştirilmesi için hâlâ çözülmesi gereken çok sayıda biyolojik, teknik ve etik sorun bulunuyor.

Kaynak : Donanimhaber