Uzun yıllar boyunca döllenmeden hemen sonra oluşan insan embriyosunun bilimsel analiz için erişilebilirliği olmadığından, gelişim hakkındaki teoriler çoğunlukla spekülasyona dayanıyordu.
Geçen yüzyılda bilimsel araştırma yapabilmek amacı ile model organizma olarak meyve sineği, zebra balığı, fare gibi farklı canlıların kullanıldığını söyleyen California Teknoloji Enstitüsü'nden (Caltech) Dr. Berna Sözen, bu sayede embriyo gelişimi hakkındaki anlayışımızın önemli ölçüde ilerlediğini söyledi.
Erken embriyo gelişiminin kök hücre kullanılarak ana rahmi olmaksızın taklit edilmesi üzerine çalışmalar yapan Sözen, yeni araştırmasında tek hücre RNA sekanslama yöntemini kullanarak kök hücre potansiyellerini araştırdı ve bu kez gelişimin birinci haftasına karşılık gelen dönemin nasıl modellenebileceğini gösterdi.
Hamilelik sürecindeki en gizemli dönem olarak bilinen gebeliğin ilk üç haftasındaki zaman diliminde, bir haşhaş tohumundan daha küçük olan embriyonun ana rahminde incelenebilmesi olanaksızdı.
Cambridge Üniversitesi’nde çalışmaya başladığı araştırmalarda, sperm ve yumurta olmaksızın, erken gelişim dönemini taklit edebilen ‘yapay embriyolar’ oluşturmayı başaran Sözen’in bu çalışmaları çok ses getirdi ve bu araştırma serisi Science ve Nature Cell Biology olmak üzere iki bilimsel dergide yayımlandı.
Sözen’in yaptığı bu çalışmalar sayesinde, yaklaşık iki haftalık bir süre boyunca bu embriyoların laboratuvar ortamında gelişimi izlenebiliyor ve doğal bir embriyoda bulunan tüm öncül dokuları oluşturabildikleri gözlemlenebiliyor.
Geçen yüzyılda yapılan diğer araştırmaların, insanlarda döllenmenin hemen sonrasında oluşan bir embriyonun hayatı başlatacak kök hücreler topluluğu olduğunu gösterdiğini belirten Sözen, “Daha da önemlisi bu kök hücreler eşsiz bir şekilde kendiliğinden (spontan) organize olarak gelişen embriyoyu adeta inşa ediyorlar” dedi.
"Spontan embriyo oluşumunu taklit edebilir miyiz?"
“Embriyoların spontan olarak organize olabildiklerini keşfedilmesinden sonra aynı biyolojik prensipten yola çıkarak, laboratuvar ortamında izole edilmiş kök hücreleri kullandığımızda spontan embriyo oluşumunu taklit edebilir miyiz?” sorusunu akıllara getirdiğini söyleyen Sözen, şunları söyledi:
Geçen yaklaşık 10 yıllık süre içerisinde gelişimsel biyoloji alanından pek çok araştırma ekibi kök hücrelerin spontan organizasyon kapasitelerinin kullanılmasına izin veren üç boyutlu hücre kültürü yöntemleri oluşturmaya başladı. Bu yöntemleri ‘kök hücre mühendisliği’ olarak tanımlayabiliriz.
"Gelişimin ikinci haftasına karşılık gelen aşamaları kök hücreler ile üç boyutlu modellemeyi başardık"
Sözen, kök hücreler ile laboratuvarda petri kabı içerisinde insan embriyo, doku veya organ gelişimini taklit edebilmenin, modern biyolojide önemli bir atılımı temsil ettiğini belirtti.
Sözen, “Yaklaşık 6 sene önce Cambridge Üniversitesi’nde başlattığımız araştırmalarda farklı kök hücre tiplerini kullanarak gelişimin ikinci haftasına karşılık gelen aşamalarını kök hücreler ile üç boyutlu modellemeyi başardık” dedi.
Dünyada ilk olan bu çalışma ve bulguların 2017 ve 2018 yıllarında Science ve Nature Cell Biology dergilerinde yayımlandığını ve pozitif geri dönüşler aldıklarını söyleyen Sözen, şöyle devam etti:
Birbirinin tamamlayıcısı olan bu iki bilimsel araştırma, etik olarak kabul görmeyen doğal embriyo tahribatına veya ana rahmine ihtiyaç duymaksızın, tamamen yapay bir ortamda kök hücrelerin modellediği gelişim basamaklarının incelenebileceğini gösterdi.
"Bu çalışma yaşamın biyolojik başlangıcını daha iyi anlamamıza yardımcı olacak"
Bilim insanı Berna Sözen, gelişimin ikinci haftasını modelledikleri bu öncül çalışmalarının, bir sonraki basamakta daha da erken aşamaları, birinci haftada gerçekleşen gelişimsel süreçleri araştırmaya yönelttiğini dile getirdi.
Sözen, “Kök hücrelerin embriyonik gelişimin farklı aşamalarında farklı potansiyeller taşıyan hücre grupları olduğunu, yapılan diğer bilimsel araştırmalar ile gördük” dedi.
Cambridge Üniversitesi’nde başlatıp, Caltech’te tamamladıkları ve geçen aralık ayında Developmental Cell dergisinde yayımlanan yeni makalelerinde bu konu üzerinde odaklandıklarını belirten Sözen, şunları söyledi:
Çalışmamızda tek hücre RNA sekanslama yöntemini kullanarak kök hücre potansiyellerini araştırdık ve bu kez gelişimin birinci haftasına karşılık gelen dönemin nasıl modellenebileceğini gösterdik.
Bu çalışma yaşamın biyolojik başlangıcını daha iyi anlamamıza yardımcı olacak; döllenme sonrası tek bir hücre iken nasıl milyonlarca hücreye sahip tam gelişmiş bir organizmaya dönüştüğümüzü araştırabilmeyi sağlayacak.
"Modelleri erken insan embriyosu için geliştirebilmek için çalışmalarımıza devam ediyoruz"
Bu araştırmaların, memeli gelişiminin önceden erişilemeyen bir evresini deneysel çalışmalara açtığının altını çizen Sözen, “Bir sonraki hedef tabii ki insan çalışmaları ve şu sıralar bu modelleri erken insan embriyosu için geliştirebilmek amacıyla çalışmalarımıza devam ediyoruz. Erken insan gelişimini anlamak, biyomedikal bilimler için çok önemli potansiyel faydalar öneriyor” diye konuştu.
Sözen, bu potansiyellerin başlıcalarının, insan gelişiminin genetik temellerinin anlaşılması; doğum kusurlarının kökenlerinin deşifre edilmesi ve fertilite (kısırlık) tedavilerinde daha etkin yol haritalarının formüle edilmesi olarak sıralanabileceğini ifade etti.
İlgili bilimsel makaleler:
1. Sozen B, et al. Self-organization of mouse stem cells into an extended potential blastoid. Dev. Cell 2019.
2. Sozen B, et al. Self-assembly of embryonic and two extra-embryonic stem cell types into gastrulating embryo-like structures. Nature Cell Biology 2018.
3. Harrison SE*, Sozen B* et al. Assembly of embryonic and extraembryonic stem cells to mimic embryogenesis in vitro. Science. 2017.
© The Independentturkish
