Epilepsinin Genetik Temelleri 'Minyatür Beyinler' ile İnceleniyor

Biruni Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü'nden Dr. Öğr. Üyesi Büşra Aynekin ve araştırma ekibi; çocuklarda mikrosefali, gelişimsel gecikme ve tedaviye yanıt vermeyen epilepsiye neden olan nadir genetik mutasyonların sinir hücreleri üzerindeki etkilerini mercek altına alıyor. İnsan kök hücrelerinden üretilen ve 'minyatür beyin' olarak tanımlanan üç boyutlu organoid modellerinin kullanıldığı bu çalışmalarla, epilepsinin hücresel işleyişinin çözülmesi ve gelecekte yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi amaçlanıyor.

Nadir genetik hastalıkların yol açtığı nörolojik bozuklukların anlaşılmasında üç boyutlu doku modellerinin kritik fırsatlar sunduğunu ifade eden Dr. Öğr. Üyesi Büşra Aynekin, "Araştırma ekibimizle birlikte, NARS1 genindeki hastalıkla ilişkili değişikliklerin sinir hücrelerinin gelişimi ve işleyişi üzerindeki etkilerini inceliyoruz. Laboratuvar ortamında insan beyninin bazı özelliklerini taklit eden ve ‘minyatür beyin’ olarak adlandırılan üç boyutlu kortikal organoidler kullanıyoruz. Bu modeller sayesinde epilepsiyle ilişkili hücresel bozuklukları belirlemeyi ve hastalığın temelinde yatan moleküler mekanizmaları aydınlatmayı amaçlıyoruz. Elde edeceğimiz bulguların gelecekte yeni tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesine katkı sağlayabileceğini düşünüyoruz" dedi.

İlgili haber: Lösemili Çocuklara Müzikli Moral Ziyareti

NARS1 geninin sinir sistemi gelişimindeki kritik rolüne değinen Aynekin, bu gendeki bozulmaların çocuklarda ağır nörolojik sorunlara yol açabildiğini belirtti. Aynekin, "NARS1 geni, hücrelerin protein üretiminde görev alan AsnRS adlı enzimin üretilmesini sağlıyor. Bu enzimin işlevinin bozulması, sinir hücrelerinin normal gelişimini ve faaliyetlerini olumsuz etkileyebiliyor. Özellikle çocukluk döneminde gelişimsel gecikme, baş çevresinin normalden küçük olması anlamına gelen mikrosefali ve bazı hastalarda tedaviye dirençli epilepsi nöbetleri ortaya çıkabiliyor. Biz de araştırmalarımızda genetik düzeyde başlayan bu değişikliklerin sinir hücrelerinde nasıl bir bozukluğa yol açtığını anlamaya çalışıyoruz" şeklinde konuştu.

Geleneksel iki boyutlu hücre kültürü yöntemlerinin insan beyninin karmaşık yapısını yansıtmakta yetersiz kaldığını vurgulayan Aynekin, üç boyutlu organoid teknolojisinin avantajlarını şu sözlerle anlattı: "Klasik laboratuvar yöntemlerinde hücreler genellikle iki boyutlu ortamlarda yetiştiriliyor. Ancak insan beynindeki sinir hücreleri çok daha karmaşık bir yapı içerisinde gelişiyor ve birbirleriyle sürekli iletişim kuruyor. Biz hastalardan elde edilen ve farklı hücre türlerine dönüşebilme özelliği kazandırılan kök hücreleri kullanarak beyin dokusunun bazı özelliklerini taklit eden üç boyutlu modeller geliştiriyoruz. Halk arasında ‘minyatür beyin’ olarak bilinen bu organoidler sayesinde, hastalığa neden olan genetik değişikliklerin insan sinir hücreleri üzerindeki etkilerini daha ayrıntılı inceleyebiliyoruz".

Dr. Büşra Aynekin liderliğindeki çalışmalar kapsamında, University College London’da (UCL) indüklenmiş pluripotent kök hücreler (iPSC’ler) türetildi. Dr. Aynekin, UCL’de elde edilen bu hücrelerle Biruni Üniversitesinde üç boyutlu 'minyatür beyin' modelleri oluşturarak, genetik değişimlerin sinir hücrelerinin gelişimi ve işleyişi üzerindeki etkilerini detaylandırmayı hedefliyor.

Epilepsinin temelinde sinir hücrelerindeki anormal elektriksel aktivitelerin yattığını belirten Aynekin, hücrelerin elektriksel davranışlarını takip eden ileri teknolojiler kullandıklarını söyledi. Aynekin, "Sinir hücreleri birbirleriyle elektriksel ve kimyasal sinyaller aracılığıyla iletişim kuruyor. Bu iletişimde meydana gelen bozukluklar, nöronların aşırı uyarılabilir hale gelmesine ve epileptik aktivitenin oluşmasına katkıda bulunabiliyor. Araştırmalarımızda canlı hücre kalsiyum görüntüleme teknikleri ve çoklu elektrot dizilimleri kullanarak sinir hücrelerinin elektriksel aktivitesini inceliyoruz. Böylece genetik bozuklukların nöronal ağların işleyişini nasıl etkilediğini ve epilepsiyle ilişkili değişikliklerin hangi süreçlerde ortaya çıktığını anlamayı hedefliyoruz" ifadelerini kullandı.

İlgili haber: Akciğer Kanserinde Erken Tanının Hayati Önemi ve Belirtileri

Araştırmaların uzun vadede yeni tedavi yaklaşımlarına kapı açacağını vurgulayan Aynekin, özellikle protein üretim dengesinin bozulmasıyla tetiklenen stres mekanizmalarına odaklandıklarını belirtti. Aynekin, "Hücreler protein üretiminde bir sorun yaşadığında kendilerini korumak amacıyla çeşitli stres yanıtları oluşturuyor. Ancak bu yanıtların uzun süre devam etmesi, sinir hücrelerinin gelişimini ve işlevlerini olumsuz etkileyebiliyor" dedi.