çalışmanın odağı ve amaçları
Biruni Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü'nden Dr. Öğr. Üyesi Büşra Aynekin ve ekibi, çocuklarda gelişimsel gecikme, mikrosefali ve tedaviye dirençli epilepsiye yol açabilen nadir genetik değişiklikleri hücresel düzeyde anlamaya odaklanıyor. Araştırma, insan kök hücrelerinden türetilen üç boyutlu kortikal organoidleri —halk arasındaki adıyla "minyatür beyin" modellerini— kullanarak bu genetik değişikliklerin sinir hücrelerinin gelişimi ve işleyişi üzerindeki etkilerini incelemeyi hedefliyor.
NARS1 geninin rolü ve hücresel etkileri:
NARS1 geni, hücrelerin protein sentezinde görev alan AsnRS enziminin üretimini düzenliyor. Araştırma ekibinin vurguladığı gibi, bu enzimin işlev bozukluğu sinir hücrelerinin normal gelişimini ve nöral ağ işleyişini bozabiliyor. Bunun sonucunda bazı çocuklarda gelişimsel gecikme, mikrosefali ve tedaviye dirençli epilepsi gibi ağır nörolojik tablolar ortaya çıkabiliyor. Ekip, genetik düzeyde başlayan bu değişikliklerin hangi hücresel bozunmalara yol açtığını ayrıntılı olarak belirlemeye çalışıyor.
yöntemler: minyatür beyin üretimi ve ileri görüntüleme
Araştırmada kullanılan organoidler, University College London (UCL) tarafından türetilen indüklenmiş pluripotent kök hücreler (iPSC'ler) temel alınarak Biruni Üniversitesi laboratuvarlarında üç boyutlu kortikal dokular hâlinde geliştiriliyor. Bu yaklaşım, geleneksel iki boyutlu hücre kültürlerinin ötesinde, beyin dokusunun hücresel çeşitliliğini ve hücreler arası etkileşimleri daha gerçekçi biçimde taklit ediyor. Böylece NARS1'e bağlı değişikliklerin insan nöronlarındaki etkileri doğrudan gözlemlenebiliyor.
Elektriksel aktiviteyi ve sinir ağı davranışını izlemek için ekip, canlı hücre kalsiyum görüntüleme yöntemleri ve çoklu elektrot dizilimleri (multielectrode arrays) gibi ileri teknolojileri kullanıyor. Bu araçlar sayesinde genetik bozuklukların nöronal ağlarda yol açtığı anormal elektriksel desenler ve epileptiform aktivite detaylı biçimde analiz edilebiliyor.
moleküler mekanizmalar ve tedavi hedefleri
Dr. Aynekin ve ekibi, yalnızca nöronların elektriksel anormalliklerini tespit etmekle kalmıyor; aynı zamanda bu anormalliklerin altında yatan moleküler süreçleri de aydınlatmayı amaçlıyor. Özellikle hücre içi protein üretim dengesinin bozulmasıyla tetiklenen stres yanıtları araştırmanın merkezinde yer alıyor. ATF4 ve DDIT3 gibi moleküler belirteçler üzerinden yürütülen analizler, protein sentezindeki aksaklıkların sinir hücrelerinin gelişimi ve hayatta kalması üzerindeki etkilerini ortaya koymayı hedefliyor.
Araştırmanın uzun vadeli hedefi, sadece nöbetleri baskılayan semptomatik tedaviler geliştirmek değil; nadir genetik hastalıklarda nöbetlere yol açan hücresel bozuklukları doğrudan hedefleyen stratejiler geliştirmek. Ekip, hücrelerde bozulan protein üretim dengesini düzeltmeyi veya sinir hücreleri arasındaki iletişimi yeniden düzenlemeyi amaçlayan yaklaşımları deneysel düzeyde test ediyor.
çalışmanın önemi ve uluslararası tanınırlık
Bu projede beş yıllık bir araştırma sürecinin üzerinde durulduğu belirtiliyor. Dr. Aynekin, laboratuvardaki başlangıç aşamalarından günümüzdeki üç boyutlu modellemeye uzanan sürecin, elde edilen sonuçların uluslararası bilim çevrelerinde takdir gördüğünü aktarıyor. Nöromüsküler hastalıklar alanındaki çalışmalar ekip adına üç ayrı ödülle taçlandırıldı ve ekip 9. Neuromuscular Kongresi'nde birincilik elde etti.
Dr. Aynekin, elde edilen bilimsel sonuçların ödüllendirilmesinin motivasyon sağladığını ancak esas hedefin bu çalışmaların ileride nadir genetik hastalıklarla mücadele eden çocuklar ve aileleri için somut tedavi seçenekleri ortaya koymak olduğunu vurguluyor.
Sonuç olarak, Biruni Üniversitesi ekibinin minyatür beyin organoidleriyle yürüttüğü çalışma, NARS1 kaynaklı genetik bozuklukların epilepsiye ve nöronal işlev bozukluklarına nasıl yol açtığını hücresel ve moleküler düzeyde çözümlemeye yönelik önemli adımlar atıyor. Bu tür modeller, gelecekte hastalığın kökenine yönelik tedavi stratejilerinin geliştirilmesi için kritik bilgiler sunma potansiyeline sahip.
BİRUNİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK VE DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MOLEKÜLER BİYOLOJİ VE GENETİK BÖLÜMÜ DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜŞRA AYNEKİN
