Labmedya - Laboratuvar ve Sağlık Gazetesi

Yalnızca birkaç hafta veya ay içinde kemik, kas, deri ve sinirler tam olarak eskisi gibi yeniden oluşur. Meksika kökenli, suda yaşayan bu nesli tükenmekte olan semender türü, pek çok amfibi, sürüngen ve balık türünün sahip olduğu yenilenme yeteneğini en uç noktada sergiler. Peki bu soğukkanlı canlılar bunu nasıl başarıyor?

Bazı türlerin uzuvlarını yenileyebilmesi, diğerlerinin ise bunu yapamaması, biyolojinin en eski gizemlerinden biridir, diyor Northeastern Üniversitesi’nde gelişim biyoloğu olan James Monaghan. Aristo’nun 2400 yıl önce kertenkelelerin kuyruklarını yeniden oluşturduğunu yazması, bu fenomenin bilinen en eski gözlemlerinden biridir. 18. yüzyıldan beri ise bilim insanları bu gizemi çözmeye ve insan bedenlerinin de aksolotllar gibi yenilenebilmesini sağlayacak tıbbi çözümler geliştirmeye çalışıyor. Bilim kurgu gibi gelse de, Monaghan ve diğer uzmanlar bir gün insanların da kol ve bacaklarını yeniden oluşturabileceğine inanıyor. Ve şimdi bu hedefe her zamankinden daha yaklaşıldı.

Eski bir biyolojik gizemde yeni bulgular

Monaghan ve yenilenme üzerine çalışan araştırma ekibi, uzuvların yeniden şekillenmesinde kritik rol oynayan bir moleküler yolu tanımladı. Bu yol, aksolotlların hücrelerinin neyin nereye gideceğini nasıl “bildiğini” açıklıyor. Genetiği değiştirilmiş, ışıldayan semenderler kullanarak yapılan çalışmada, bilim insanları A vitamini formu olan retinoik asidin (akne tedavisinde kullanılan isotretinoin – bilinen adıyla Accutane – maddesinin aktif bileşeni) önemli rolünü ortaya çıkardı. 10 Haziran’da Nature Communications dergisinde yayımlanan araştırmaya göre, retinoik asidin gelişmekte olan uzuv boyunca olan yoğunluğu, bir aksolotl’un ayağı, eklemleri ve bacak segmentlerinin nerede oluşacağını belirliyor. 

Bu maddenin düşük seviyeleri bile etkili

Bu keşifler, Massachusetts Üniversitesi’nden gelişim biyoloğu Catherine McCusker’e göre oldukça heyecan verici. Çünkü daha önceki çalışmalar retinoik asidin etkisini genellikle yapay olarak yüksek dozlarla inceliyordu. Bu araştırma ise, maddenin doğal seviyelerde bile uzuv oluşumu üzerinde büyük etkisi olduğunu ortaya koyuyor. Ayrıca bu çalışmada, retinoik asidin nasıl düzenlendiği ve bu düzenlemenin hangi genleri nasıl etkilediği de detaylı biçimde ortaya konmuş durumda.

Bu sürecin başlangıç adımlarını anlamak, uzuv yenilenmesinin tüm aşamalarını çözmek için büyük önem taşıyor. McCusker, bu süreçlerin çözülmesiyle insan uzuvlarının yeniden büyütülmesinin sadece bir zaman meselesi olduğunu düşünüyor. Bu bilgiler ayrıca, kanser tedavileri ya da ağır yara ve yanık iyileştirmelerinde de fayda sağlayabilir.

Parlayan mutant semenderler

Monaghan ve ekibi, önce aksolotl uzuvlarındaki protein ifadeleri ve retinoik asit yoğunluklarını inceledi. Daha sonra, doğal retinoik asidi baskılayan bir ilaç kullanarak yeniden oluşan uzuvlar üzerindeki etkileri gözlemlediler. Ardından genetik olarak değiştirilmiş, belirli genleri eksik mutant semenderler oluşturarak, hangi değişikliklerin hangi deformasyonlara neden olduğunu incelediler.

Araştırmalar sonucunda, yüksek retinoik asit konsantrasyonlarının bacak uzunluğunu artırdığını; düşük konsantrasyonların ise ayak oluşumunu tetiklediğini keşfettiler. Fazla retinoik asit, uzvun deforme ve aşırı uzun gelişmesine neden olabiliyor. Bu dengeyi sağlayan anahtar molekül ise CYP26b1 adlı tek bir protein. CYP26b1 retinoik asidi parçalayarak ayak ve parmak oluşumunu mümkün kılıyor.

Ayrıca, uzuv haritalaması ve kemik gelişimiyle ilgili en az üç gen daha doğrudan retinoik asit seviyeleri tarafından kontrol ediliyor. Dengesizlik durumunda ise oluşan uzuvlarda segment eksiklikleri, tekrarlayan kısımlar ve kemik gelişiminde bozukluklar görülüyor.

İnsan uzuvları da bir gün yenilenebilir mi?

Monaghan’a göre retinoik asit, uzuv yenilenmesini tetiklemek için bir araç olabilir. Tek başına “sihirli bir çözüm” olmasa da, büyük bir yapbozun kilit parçalarından biri olabilir. Retinoik asidin daha önce sinir sistemi ve omurilik yenilenmesinde de umut vadettiği göz önüne alındığında, uzuv yenilenmesinde kullanılması da çok uzak bir ihtimal değil.

Retinoik asit sadece semenderlerde üretilmiyor; insan dahil pek çok canlıda mevcut. Örneğin embriyo gelişiminde, başın omuzlardan, kuyruğun ise vücudun alt kısmından çıkmasını sağlayan yönlendirme görevini üstleniyor. Bu nedenle hamilelikte kullanılan isotretinoin büyük doğum kusurlarına neden olabiliyor. Çünkü retinoik asit, vücudun gelişim planını bozabiliyor.

Ancak aksolotllar ile insanlar arasında başka benzerlikler de var. Bu çalışmada uzuv yenilenmesinde görevli genlerin büyük çoğunluğu insan DNA’sında da bulunuyor. Fark ise bu genlerin ne zaman ve nasıl aktive edildiğinde yatıyor. Aksolotllar, ihtiyaç duyduklarında bu gelişim genlerini yeniden etkinleştirme yeteneğine sahip.

Bu yeteneğin kökenine inmek ve süreci detaylıca anlamak için daha çok araştırma gerekiyor. Ancak umut verici olan şu: Belki de insan hücrelerini yeniden “embriyo” gibi davranmaya teşvik etmek, düşündüğümüzden daha kolaydır. Başka araştırmacılar da bu alanda önemli adımlar atıyor. McCusker’ın laboratuvarı da kısa süre önce, bacakların üst ve alt kısımlarının nasıl farklılaştığını açıklayan bir mekanizma keşfetti. Avusturyalı bilim insanları da uzvun konumunu “hatırlayan” genetik döngüleri ortaya koyan büyük bir çalışmaya imza attı.

Yine de insan uzuvlarının yeniden oluşması için önümüzdeki süreç on yıllar sürebilir. Şu anki bulgular, henüz temel bilim düzeyinde. Ancak McCusker’a göre bu tür çalışmalar, gelecekteki tedavilerin temel taşlarını oluşturuyor.

 Kaynak: Popsci.com