Eğer insanlar, kertenkelelerin ve balıkların rutin olarak yaptığı gibi hasar görmüş dokuları yeniden büyütebileceklerse, gen ekspresyonunun zaman ve mekanda hassas bir şekilde kontrol edilmesini gerektirecektir – aksi takdirde, her yerde büyüyen rastgele hücreler veya büyümeyi asla bırakmayan yeni bir vücut parçası ile sonuçlanabilir. Yani, süreci durdurmak da en az başlatmak kadar önemlidir.
Diğer hayvanların hasarlı dokuları nasıl yeniden büyüttüğünü inceleyen Duke bilim adamlarından oluşan bir ekip, rejeneratif makinenin en az bir parçasını bu tür bir hassasiyetle kontrol etmek için önemli bir adım attı. Zebra balıklarının kalplerindeki hasarı onarmak için güvendikleri mekanizmaları, insanlarda gen terapisi için kullanılan viral vektörlerle birlikte kullandılar.
13 Aralık’ta Cell Stem Cell’de çevrimiçi olarak yayınlanan yeni bir makalede, araştırmacılar, tüm organda sürekli olarak aktif olmak yerine, yaralanmaya yanıt olarak gen aktivitesini kontrol etme, onu belirli bir doku bölgesiyle sınırlama ve belirli bir zaman penceresi boyunca kontrol etme yeteneğini gösteriyorlar.
Doku yenilenme arttırıcı element olan TREE adını verdikleri bir balık DNA’sı segmentini ödünç aldılar. TREE’ler, bir yaralanmayı algılamaktan ve belirli bir yerde yeniden yapılanma için onarımla ilgili genlerin aktivitesini düzenlemekten sorumlu olan, genomda yer alan bir gen arttırıcılar ailesidir. Bu arttırıcılar ayrıca iyileşme tamamlandıkça gen aktivitesini de kapatabilir. Bu düzenleyici elementler zebra balıklarının yanı sıra meyve sinekleri, solucanlar ve farelerde de bulunmuştur.
Duke Tıp Fakültesi’nde James B. Duke Seçkin Rejeneratif Biyoloji Profesörü olan ve yirmi yıl önce zebra balıklarında kalp yenilenmesini keşfeden ve o zamandan beri üzerinde çalışan Ken Poss, “Muhtemelen bizde de var” dedi. “Ama onları zebra balıklarında bulmak ve memelilerde işe yarayıp yaramadığını sormak bizim için daha kolay.”
Yaklaşık 1.000 nükleotid uzunluğundaki bu güçlendirici diziler, gen aktivitesini bağlamak ve değiştirmek için farklı faktörler ve uyaranlar için tanıma bölgeleriyle doludur. Poss, “Bunu nasıl yaptıklarını ve gerçekten neye tepki verdiklerini tam olarak anlamıyoruz” dedi.
Poss, bir hayvandaki farklı hücre tiplerinin de bu arttırıcıların farklı türlerine sahip olduğunu söyledi. “Bazıları birden fazla dokuda yanıt veriyor – burada kullandıklarımız bunlar. Ancak balıklarda yenilenen omurilik veya yüzgeçlerin profilini çıkardığımızda farklı diziler elde ediyoruz.” İnsan genomunda bu tür güçlendiricilerin on binlercesi olabilir, diye ekledi.
Bu 6 yıllık araştırma projesinin ilk adımı olarak, araştırmacılar embriyonik farelerin genomlarına birkaç farklı türde zebra balığı AĞACI dahil ettiler. Gen aktivitesini belirtmek için görünür bir işaretleyici kullanarak, arttırıcıların yaklaşık yarısının, transgenik memelilerde doku hasarını ne zaman ve nerede algıladıklarında amaçlandığı gibi çalıştığını ve doku mavisine döndüğünü buldular.
Daha sonra, gen dizilerini hücrelere sokmak için tanıdık bir gen terapisi aracı olan adeno-ilişkili virüsü kullanarak geliştirici elementleri seçici olarak yetişkin bir fareye dahil edip edemeyeceklerini bilmek istediler. Virüs, tüm dokulara bir güçlendirici içeren DNA’yı tanıttı, ancak umut, TREE’lerin yalnızca bir yaralanmaya yanıt olarak aktif hale gelmesiydi.
Farelerin kalp krizi modellerinde yapılan bir dizi deney, bir TREE içeren virüslerin yaralanmadan bir hafta önce infüze edilebileceğini ve daha sonra güçlendiricinin yaralanma tespit ettiğinde harekete geçeceğini gösterdi. Ancak, kalp krizinden bir veya iki gün sonra hayvana tanıtıldığında da işe yaradığını buldular. Poss, “Test ettiğimiz üç TREE’nin tümü, yaralanmadan bir gün veya bazen daha uzun süre sonra teslim edilirse etkili olabilir – yine de yaralanmaya yönelik ifadeyi hedefleyebilirler” dedi.
“Bir AĞAÇ ve bir gen iletmenin bu yöntemi, moleküler bir kargoyu doğru zamanda doğru yere teslim etmemize izin verecek mi? Farelerde olduğunu bulduk, “dedi Poss.
Ayrıca, daha insan benzeri bir kalp atış hızına sahip çok daha büyük bir kalbe sahip olan domuzlarda viral olarak bir AĞAÇ ve bir floresan işaretleyici gen verdiler. Kalp krizinden önce veya sonra koroner arterler yoluyla domuz kalplerine virüsler aşıladılar ve yine işaretleyici sadece yaralanma bölgesinde parladı.
Daha sonra, bu sistemin hasarı gerçekten onarıp onaramayacağını görmek için, sadece hasarı algılamak ve dokuyu aydınlatan bir geni açmak yerine, kanserde rol oynayan güçlü bir doku büyüme geni olan hiperaktif bir YAP formu verdiler. Kilit soru, hücre bölünmesini çılgına çevirebilen bu “gerçekten güçlü çekicin” yalnızca doğru zamanda ve yerde çalışmaya kementlenip kementlenemeyeceğiydi.
Farelerde kalp krizinden sonra güvenli bir kas büyümesine sahip olup olamayacaklarını görmek için bir AĞAÇ tarafından kontrol edilen mutasyona uğramış bir YAP kullandılar. Poss, “TREE, birkaç hafta boyunca, sadece yaralanma bölgesinde mutasyona uğramış bir YAP’ı açtı ve sonra doğal olarak ifadeyi kapattı” dedi. Tedavi, kas hücrelerinin bölünmeye başlamasına neden oldu ve farenin kalbi birkaç hafta sonra normale yakın bir işleve geri döndü, ancak bazı yara izleri olmadan değil.
Poss, “YAP’ı tam patlamada ifade etmek istemezsiniz, bu aşırı büyüme gibi sorunlara neden olabilir, ancak bulduğumuz şey, onu yönlendirebileceğimizdir” dedi. Poss, “Bütün hayvan gen terapisini alır, ancak YAP kargosu yalnızca kalbi yaraladığınızda ve nerede yaraladığınızda ölçülebilir seviyelerde ifade edilir” dedi. “Bu yöntemleri, genleri belirli bir zaman ve belirli bir alanda kontrol etmek için kullanabileceğimizi düşünüyoruz ve bu da onları kapatmayı içeriyor.”
Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.
